[发明专利]一种气相酸化g-C3N4纳米片及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米材料和光催化析氢技术领域，具体涉及一种气相酸化的g‑C₃N₄纳米片的制备方法，包括以下步骤：含氮有机原料通过高温煅烧获得g‑C₃N₄粗粉；将g‑C₃N₄粗粉置于管式炉内，将氮气按固定的流速通过酸性溶液，再将氮气通入管式炉中，加热保温一定时间后制备出g‑C₃N₄纳米片。本发明的g‑C₃N₄纳米片是利用挥发性酸的强氧化性对g‑C₃N₄粗粉进行高温气相剥离获得。相比较其它方法制备的g‑C₃N₄纳米片，高温酸性气氛下获得的g‑C₃N₄纳米片尺寸更小，比表面积的增大，能够提高g‑C₃N₄纳米片在可见光照射下的光催化性能，可有效应用于光催化析氢技术领域。

技术领域

本发明涉及纳米材料和光催化析氢术领域，具体涉及一种气相酸化g-C₃N₄纳米片及其制备方法。

背景技术

随着全球城市化发展的不断深入，工业化程度越来越高，对传统化石能源的依赖也越来越大，因此随之而来的能源危机成为了全人类必须面对的严峻问题。因此，需要一种绿色、环保、可持续的方法解决能源短缺问题。利用光催化技术将这几乎取之不尽，用之不竭的太阳能转化为氢能，光催化水裂解引起了许多科研工作者极大的关注。其中g-C₃N₄纳米材料在光催化及光催化水裂解方面具有很好的发展前景。相对于其它已研究的光催化剂中，石墨碳化物(g-C₃N₄)由于其合适的带隙，无毒性，可调电子结构和高化学稳定性而成为半导体催化剂的新星。但是，g-C₃N₄粗粉团聚现象较为严重，呈现几个微米大小的块状形态，这也就导致了反应的活性位点较少，不利于光催化过程的进行。对g-C₃N₄粗粉进行有效的剥离刻蚀，得到尺寸更小比表面积更大的g-C₃N₄纳米片，进而提升其光催化性能，采用超声剥离、液相剥离和热氧化剥离来获得片层更薄尺寸更小的 g-C₃N₄纳米片是最为常见的方法。但是采用超声剥离的方法获得g-C₃N₄纳米片产率并不高，不利于样品的大量合成制备。液相剥离的过程中溶剂可能会残存在催化剂中，进而影响其光催化性能。热氧化剥离的方法虽然较为便捷，但是剥离的效果仍未能达到一个较为理想的状态。这些较为常见的剥离方法都有一些或多或少的缺陷。因此需要一种更为高效的剥离方法来制备出尺寸更小比表面积更大的g-C₃N₄纳米片。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是：提供一种气相酸化g-C₃N₄纳米片及其制备方法，旨在获得细小弥散的g-C₃N₄纳米片，降低团聚现象使其在催化表面具有更多的活性位点，以提高g-C₃N₄纳米片在可见光照射下的光催化性能，可有效应用于光催化和光电化学检测技术领域。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种气相酸化的g-C₃N₄纳米片的制备方法，包括以下步骤：

(1)含氮有机原料通过高温煅烧获得g-C₃N₄粗粉；

(2)将g-C₃N₄粗粉置于管式炉内，将氮气按固定的流速通过酸性溶液，再将氮气通入管式炉中，加热保温一定时间后制备出g-C₃N₄纳米片。