[发明专利]一种可见光吸收增强石墨相氮化碳材料的制备方法

说明书

一种可见光吸收增强石墨相氮化碳材料的制备方法，按以下步骤进行：(1)将三聚氰胺置于坩埚中，密封后盖上坩埚盖，置于加热炉内；(2)先升温至300±2℃时，升温速度4±0.1℃/min；(3)继续升温至400±2℃，升温速度在2±0.1℃/min；(4)继续升温至500～600℃，控制升温速度在4±0.1℃/min；(5)在500～600℃保温2～4h，随炉冷却，取出后研磨。本发明的方法不需要进行二次高温刻蚀处理，也没使用任何有机溶剂或强酸等，所制备的氮化碳纳米片可见光吸收性能强，光催化性能优越。

技术领域

本发明属于类石墨氮化碳的改性技术领域，具体涉及一种可见光吸收增强石墨相氮化碳材料的制备方法。

背景技术

迄今为止，已广泛研究了多种常规半导体用于光催化降解有机污染物，例如TiO₂和ZnO；然而，上述光催化剂的应用实际上仅受到太阳光谱中紫外组分的吸收及其快速e-h+重组的限制；关于常规半导体光催化剂的问题，尽管取得了巨大进步，光催化技术仍然受到缺乏高效和实用光催化剂的限制；这推动了大量关于追求高效，稳定，低成本和环保光催化剂的研究。

在许多半导体光催化剂中，聚合物石墨氮化碳(g-C₃N₄)由于其非凡的化学稳定性，无金属成分，2D结构，可见光响应而引起了相当大的研究兴趣；然而，由于较小的比表面积和原始g-C₃N₄的电荷载体的快速重组率导致低的光催化效率；到目前为止，提出了几种策略来解决g-C₃N₄的上述缺点，包括金属沉积(Pd，Pt和Au)，掺杂非金属元素(B，I和P)，缺陷控制，以及基于g-C₃N₄的异质结的构建(例如，与TiO₂，Cu₂O和ZnO)。

对于片层状g-C₃N₄材料，由于暴露的边缘，有限的边界，严重的聚集和片层之间的重新堆叠，g-C₃N₄材料中的大量光催化活性位点仍然受到限制，导致差的光催化性能；而增强可见光吸收以促进光生电子空穴分离效率被证实是改善上述缺点的有效方法；因此，开发一种简单且高效环保，同时兼具增强吸收带边红移和高活性的石墨相氮化碳材料的制备方法非常必要。

发明内容

针对现有g-C₃N₄材料性能上存在的上述不足，本发明旨在提供一种可见光吸收增强石墨相氮化碳(g-C₃N₄)材料的制备方法，通过控制煅烧三聚氰胺时的升温速率与反应温度，在友好环境条件简化工艺，增强产物的可见光吸收性能。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将三聚氰胺置于坩埚中，密封后盖上坩埚盖，置于加热炉内；

2、通过加热炉对坩埚内物料先升温至300±2℃时，控制升温速度在4±0.1℃/min；

3、将坩埚内物料继续升温至400±2℃，控制升温速度在2±0.1℃/min；

4、将坩埚内物料继续升温至500～600℃，控制升温速度在4±0.1℃/min；

5、将坩埚内物料在500～600℃保温2～4h，然后随炉冷却至常温，取出后将坩埚物料研磨，制成可见光吸收增强石墨相氮化碳材料。

上述的密封是指用锡箔包裹。

上述的研磨是指将结块颗粒破碎。

上述的可见光吸收增强石墨相氮化碳材料的外观为黄色。

本发明的可见光吸收增强石墨相氮化碳材料作为催化剂用于有机染料降解。