[发明专利]一种中空球型氮化碳光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属光催化剂技术领域，公开了一种中空球型氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。该光催化剂是将乙醇、氨水和超纯水混合，加入四乙氧基硅烷，保持恒速搅拌，配得溶液A；再将四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的混合液B滴加到溶液A中，室温下静置，离心所得固体在500～550℃煅烧，得到二氧化硅球模板；将二氧化硅球模板和氨腈在60～80℃下混合搅拌，所得混合物在500～550℃下在氮气氛围中煅烧，得到粉体C；在粉体C中加入氟化氢铵溶液去除模板，水洗，干燥后得到。本发明合成工艺简单，所得空心多孔光催化剂呈现着大小均一球型形貌，具有良好的物理化学稳定性以及巨大的比表面积，催化性能好，具有实际应用的基本条件。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，更具体地，涉及一种中空球型氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，药品和个人护理产品(PPCPs)对水生环境的污染受到广泛的关注。由于其的化学稳定性高，传统的水处理工艺难以将其有效去除。长期暴露于PPCPs水环境会对生态系统以致人体健康带来危害。因此，亟需发展高效去除水中PPCPs的技术。光催化降解技术利用太阳光为能源，具有高处理效率、低成本、绿色无污染等优点，为治理废水、清除环境中有毒物质提供了一条新途径。

石墨化氮化碳(g-C₃N₄)作为一种新型的无金属聚合物可见光光催化剂，由于其禁带宽度适中、制备方法简便、稳定性和安全性高等优点，已被广泛用于光催化降解有机污染物领域。然而体相g-C₃N₄仍不可避免的存在一些缺点。如比表面积小、活性位少、可见光吸收效率低以及空穴电子对复合率高等问题，极大地阻碍了其实际应用。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明首要目的在于提供一种中空球型氮化碳光催化剂。

本发明的另一目的在于提供上述中空球型氮化碳光催化剂的制备方法。该方法以方法制备出二氧化硅球为模板，随后将氰胺注入模板，通过热聚合和去模板得到具有中空多孔结构的石墨氮化碳光催化剂。

本发明的再一目的在于提供上述中空球型氮化碳光催化剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种中空球型氮化碳光催化剂，所述光催化剂是将乙醇、氨水和超纯水混合，加入四乙氧基硅烷，保持恒速搅拌，配得溶液A；再将四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的混合液B滴加到溶液A中，室温下静置，离心所得固体在500～550℃煅烧，得到二氧化硅球模板；将二氧化硅球模板和氨腈在60～80℃下混合搅拌，所得混合物在500～550℃下在氮气氛围中煅烧，得到粉体C；在粉体C中加入氟化氢铵溶液去除模板，水洗，干燥后得到。

优选地，所述溶液A中乙醇、氨水、超纯水和四乙氧基硅烷的体积比为75：4：10：(5～6)。

优选地，所述搅拌的时间为1～3h。

优选地，所述溶液B中四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的体积比为(5～6)：(2～3)。

优选地，所述溶液A和溶液B的体积比为(94～95)：(7～9)。

优选地，所述煅烧的时间为4～5h。

优选地，所述二氧化硅球模板的质量和氨腈的质量比为1：(5～7)。

所述的中空球型氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下具体步骤：

S1.将乙醇、氨水和超纯水混合，在溶液中加入四乙氧基硅烷，保持恒速搅拌，配得溶液A；

S2.将四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的混合液B滴加到溶液A中，室温下静置，离心得到固体在500～550℃煅烧，得到二氧化硅球模板；