[发明专利]插层型类石墨氮化碳复合材料、其制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种插层型类石墨氮化碳复合材料的制备方法，包括：将碱金属离子插层的类石墨氮化碳g‑C3N5与过渡金属盐混合，搅拌后得到插层型类石墨氮化碳复合材料。本申请还提供了一种插层型类石墨氮化碳复合材料，其由类石墨氮化碳g‑C3N5和插层于所述类石墨氮化碳g‑C3N5中的过渡金属原子组成。本申请提供的插层型类石墨氮化碳复合材料在光电催化、电催化、能源存储、复合材料等方面有着巨大的应用前景，相对于现有的过渡金属单原子而言，该种复合材料的合成方法简单，负载量大，容易大规模生产。

技术领域

本发明涉及新型复合材料技术领域，尤其涉及一种插层型类石墨氮化碳复合材料、其制备方法及其应用。

背景技术

过渡金属单原子具有最高的原子利用率和活性比面积，然而，过渡金属单原子的合成仍具有困难，如原子层沉积方法产率较低而成本昂贵，大规模合成的通用策略也具有一定挑战。

类石墨氮化碳(g-C3N5)是一类重要的共轭聚合物半导体，具有优异的电子能带结构(带隙宽度为1.76eV)、化学稳定性和环境友好性，这些特性使得g-C3N5应用广泛，包括在可见光光催化分解水、光降解有机污染物等方面。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种插层型类石墨氮化碳复合材料及其制备方法，本申请提供的插层型类石墨氮化碳复合材料可作为优良的催化剂用于水分解析氧反应中。

有鉴于此，本申请提供了一种插层型类石墨氮化碳复合材料的制备方法，包括：

将碱金属离子插层的类石墨氮化碳g-C3N5与过渡金属盐混合，搅拌后得到插层型类石墨氮化碳复合材料。

优选的，所述碱金属离子插层的类石墨氮化碳g-C3N5的制备方法具体为：

将碱金属的溴化物、3-氨基-1，2，4-三氮唑和水混合后，蒸发后研磨，得到混合粉末；

将所述混合粉末初级煅烧，得到初始碱金属离子插层的类石墨氮化碳g-C3N5；

将所述初始碱金属离子插层的类石墨氮化碳g-C3N5再次煅烧，得到碱金属离子插层的类石墨氮化碳g-C3N5。

优选的，所述初级煅烧的温度为500～600℃，所述再次煅烧的温度为400～500℃。

优选的，所述搅拌的温度为50～100℃，时间为24～48h。

优选的，所述过渡金属盐选自九水合硝酸铁、六水合硝酸钴、六水合硝酸镍、一水合硫酸锰或三水合氯化铱。

本申请还提供了一种插层型类石墨氮化碳复合材料，由类石墨氮化碳g-C3N5和插层于所述类石墨氮化碳g-C3N5中的过渡金属原子组成。

优选的，所述过渡金属原子选自镍原子、钴原子、铁原子、锰原子或铱原子。

本申请还提供了所述的制备方法所制备的插层型类石墨氮化碳复合材料或所述的插层型类石墨氮化碳复合材料在水分解析氧反应中的应用。

本申请提供了一种插层型类石墨氮化碳复合材料的制备方法，其是由碱金属离子插层的类石墨氮化碳g-C3N5与过渡金属盐混合，搅拌后制备得到；该种插层型类石墨氮化碳复合材料是由类石墨氮化碳g-C3N5和插层于所述类石墨氮化碳g-C3N5中的过渡金属原子组成；该种复合材料中富含电子的吡啶氮原子为过渡金属原子提供了丰富的配位位点，且g-C3N5相邻层与层之间的范德华力能够稳定过渡金属原子，并能够防止过渡金属原子聚集成颗粒，由此该种复合材料能够稳定保存；进一步由于相邻层间的相互作用会改变过渡金属原子的电子结构，从而降低了反应的能垒，从而使得该种复合材料能够作为水分解析氧反应中的催化剂。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的的Ni/g-C3N5的扫描电镜照片；