[发明专利]一种以Al2

说明书

本发明公开了一种以Al₂O₃修饰的g‑C₃N₄光催化材料的制备方法。以铝合金作为铝源制备Al₂O₃，并以此修饰石墨状碳化氮。实施方式为：以铝合金为原料经铝与水反应制备出Al的水合物胶体后，再与三聚氰胺‑三聚氰酸超分子复合体进行混合，进一步煅烧得到以Al₂O₃修饰的g‑C₃N₄棕黄色光催化材料。本发明首次创新的使用铝合金作为铝源，并且首次使用铝的胶体形态来制备可以修饰石墨状碳化氮的Al₂O₃，相比于其他用氧化铝修饰石墨状碳化氮方法而言，该发明工艺简单、安全、并易于实现。经过该方法修饰后，本发明方法大幅度增加了g‑C₃N₄的比表面积，为石墨状碳化氮在光催化过程中提供了更多反应的活性位点，使得修饰后的材料光催化性能得到明显的提高。

技术领域

该发明属于材料合成研究技术领域，具体涉及一种以铝合金作为铝源制备胶体，然后与三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体混合制备出以Al₂O₃修饰的石墨状碳化氮，以此获得具有较高光催化性能的材料的方法。

背景技术

随着全球工业化发展和人口的增长，人类对能源需求的快速增长。地球上包括煤、石油、和天然气在内的不可再生能源被日益消耗，迅速枯竭。因此提高对可再生能源的利用率迫在眉睫。太阳能，一种开发中的新型可再生能源，具有来源广、能量大、清洁、安全等优点。

众所周知，可见光约占入射太阳光谱的43％，因此为了提升对太阳能的最大利用率，开发稳定性好、活性高、可以被可见光激活的光催化材料成为研究的必要前提。

g-C₃N₄作为一种光催化材料，与传统的TiO₂光催化剂相比，它不仅可以在波长低于387nm的紫外光下表现出光催化活性，还可以被可见光激活，并且具有相对较窄的禁带宽度(2.7eV)。g-C₃N₄具有安全无毒、成本低、易于合成等优点，对于水裂解、有机物的降解、CO₂的还原和光催化有机反应效果良好，另外也可促进烃类的催化氧化。但是，g-C₃N₄的比表面较低、电荷迁移率低、激发离解能高、电子-空穴复合率高、价电位置不合适，这些局限性使得g-C₃N₄在波长420-460nm的光源下量子产率仅有0.1％。

前人对g-C₃N₄进行了系列改性并进行了研究。包括酸处理【公开号：CN111333042A】、染料敏化、贵金属沉积【公开号：CN111359652A】、以及光电催化【公开号：CN111330624A】等，以提高g-C₃N₄的催化效率，但是这些方法相对成本较高，并且某些方法具有一定毒性，不适用于大规模生产。某些非金属元素掺杂也是可以提高g-C₃N₄催化性能的有效方法【公开号：CN111318298A、CN111354906A】。前人还研究发明了利用金属氧化物与g-C₃N₄进行耦合形成异质结，缩短电子传输路径距离，为捕获载流子提供更多位置，使电子-空穴复合受到抑制。例如TiO₂【公开号：CN111330624A】、ZnO【公开号：CN111229285A】、WO₃【公开号：CN111282589A】、SnO₂【公开号：CN107008486A】等都可以与g-C₃N₄形成块状或介孔异质结。