[发明专利]一种g-C3

说明书

本发明为一种g‑C₃N₄纳米卷的制备方法及其应用。该方法通过过热氧化剥离与物理超声剥离法相结合，首先剥离得到g‑C₃N₄纳米片，再以异丙醇为诱导剂，在恒温真空条件下，最终诱导g‑C₃N₄纳米片，自动卷曲成g‑C₃N₄纳米卷。本发明可以实现g‑C₃N₄纳米卷的简单快速制备，且该方法制备的g‑C₃N₄纳米卷具有多层的卷轴结构和较高的比表面积、较低光生电子‑空穴复合率，并将其应用于光催化还原CO₂制甲酸甲酯反应中，表现出较高的催化活性。

技术领域

本发明涉及一种氮化碳纳米卷的制备方法及其光催化二氧化碳还原的应用。本发明设及纳米材料、光催化技术领域。

背景技术

随着人类社会的发展，大量化石能源被开采使用，导致大气中二氧化碳的浓度持续增加，能源与环境问题加剧，这迫使人们开发新的可再生能源技术。如今，利用太阳光照射半导体材料，将二氧化碳还原为小分子有机物，被认为是有望解决能源危机和缓解温室效应的有效途径。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种不含金属的半导体材料，具有稳定的化学性质，在可见光下具有光响应能力。通常制备的g-C₃N₄由于片层堆叠的结构，存在比表面积较低，光生电子-空穴复合率高的缺点，限制了它在光催化领域的应用。因此，对g-C₃N₄进行元素掺杂，构建异质结和对g-C₃N₄进行纳米形貌调控都是改善g-C₃N₄这些缺陷有效的手段。其中，调节g-C₃N₄的纳米形貌是提高光催化性能的重要策略，目前已有关于纳米片，纳米管和纳米球制备的报道，其中纳米管由于具有独特的管状通道，可以有效地沿一维路径转移光生电子，减少光生电子-空穴的复合，并具有良好的光催化活性。而具有多层管壁结构的纳米卷，除了具有纳米管的特性外，还可能具有其他特点。Thomas等(Evaluation of carbonnanoscroll materials for post-combustion CO₂ capture[J].Carbon,2016,101:218-225.(碳纳米卷材捕集燃烧后产生的二氧化碳的评估))经分子模拟计算，发现由于卷状结构的存在，g-C₃N₄纳米卷对CO₂气体的捕捉具有不同于纳米管的扩散方式，同时对CO₂具有选择性吸附特性，预示着g-C₃N₄纳米卷在捕捉混合烟气中的应用前景。但如何使g-C₃N₄纳米片有效地滚动成卷，实现可靠的实验制备，仍然具有挑战性，因此目前还没有关于g-C₃N₄纳米卷制备的成熟方法。

发明内容