[发明专利]一种有机半导体可见光光催化材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种有机半导体可见光光催化材料的应用，其特征在于：所述有机半导体可见光光催化材料在可见光光照条件下可直接应用于水中有机染料、芳香类有机物、抗生素或环境中微生物的光催化降解净化；

该光催化材料是将含有氮原子的聚丙烯腈进行环化脱氢后，形成具有共轭的大Π键的环化聚丙烯腈；该光催化材料中存在共轭的大Π键，可吸收可见波段的光，产生可用于光催化反应的光生电荷；

所述有机半导体可见光光催化材料的制备方法为：首先以丙烯腈为原料并利用溶液聚合法制备聚丙烯腈，然后结合气氛热处理的技术手段，将聚丙烯腈环化脱氢，获得所述有机半导体可见光光催化材料；该方法具体包括如下步骤：

（1）聚丙烯腈的制备：将丙烯腈与偶氮二异丁腈按所需比例混合，得到的混合溶液A加入到一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，磁力搅拌数小时使其混合均匀后得到混合溶液B，将所得混合溶液B在40-100℃条件下反应5-12 h后，用去离子水沉淀样品，并进行离心分离，分离所得粉末用去离子水和无水乙醇交替洗涤5-8次，再将洗涤后的粉末在40-80℃条件下真空干燥10-24 h，即获得所述聚丙烯腈；

（2）将步骤（1）得到的聚丙烯腈进行气氛热处理，所述气氛热处理过程为：将聚丙烯腈放入热处理炉中，炉内先通入氧气进行热处理，氧气通气速率为40-200 mL/min，处理温度为270℃，处理时间为1-3 h；然后排出氧气再通入氮气进行热处理，氮气通气速率为40-200mL/min，处理温度为400℃，处理时间为2-8 h，热处理过程中的升温速率均为1-3℃/min；经气氛热处理后得到环化聚丙烯腈材料，即所述有机半导体可见光光催化材料。

2.按照权利要求1所述的有机半导体可见光光催化材料的应用，其特征在于：该光催化材料具有共轭单元，共轭单元以线状和面状的形式存在于环化聚丙烯腈中，其中氮原子参与共轭体系，形成共轭大Π键。

3.按照权利要求1所述的有机半导体可见光光催化材料的应用，其特征在于：步骤（1）中，所述丙烯腈在反应前先进行两次减压蒸馏。

4.按照权利要求1所述的有机半导体可见光光催化材料的应用，其特征在于：步骤（1）中，丙烯腈与偶氮二异丁腈的摩尔比例为1：（0.01-0.1）。

5.按照权利要求1所述的有机半导体可见光光催化材料的应用，其特征在于：步骤（1）中，所述混合溶液A与溶剂的体积比例为1：（2-5）。