[发明专利]一种具有缺陷g-C3

说明书

本发明公开了一种具有缺陷g‑C₃N₄纳米片光催化剂的制备方法，属于半导体光催化材料制备的技术领域。该方法包括以下步骤：1)称取三聚氰胺，放置于坩埚中，在马弗炉中升温煅烧，500‑580℃煅烧1‑6h，冷却至室温，研磨成粉末；2)取步骤1)获得的粉末样品，放置于磁舟中，在马弗炉中再次升温煅烧，480‑620℃煅烧1‑6h，冷却至室温，研磨成粉末，得到具有缺陷g‑C₃N₄纳米片光催化剂。本申请通过调控温度将块状g‑C₃N₄剥离为纳米片并构建缺陷，使其具有更高的光催化性能。制备方法操作简单，重复性高，制备得到的具有缺陷的g‑C₃N₄纳米片光催化剂对于染料、抗生素的降解都表现出了较高的降解活性。

技术领域

本发明属于半导体光催化材料制备的技术领域，具体涉及一种具有缺陷g-C₃N₄纳米片光催化剂的制备方法。

背景技术

水体污染，是工业废水、生活污水和其他废弃物等进入水体，超过水体自净能力所造成的污染。其中包括化学染料、抗生素等废物，进入水体中会污染水体环境，毒害水生生物，严重会影响人类的生命健康安全。使用传统的物理、化学、生物方法处理污水效率较低，且容易产生二次污染物，使用范围也比较有限。因此寻找新的解决方法成为研究者们的关注热点。近些年来，光催化技术受到了人们的关注，其只需要利用光便可对污染物进行降解，而且光催化剂比较稳定，可以重复利用，大大的减少了材料和能量的消耗。类石墨相碳氮(g-C₃N₄)便是一种半导体光催化剂，具有无毒、稳定、低成本的特点，带隙约为2.7eV，具有良好的可见光吸收性能，但同时其也具有光生电子-空穴对复合快、比表面积小等缺点，限制了其光催化活性。因此，需要对其进行改性提高光催化活性。目前，虽然制备方法有很多，包括水热辅助合成法等，但是这些方法各有优缺点。

水热辅助合成法的基本步骤是：将原料和一定量的溶剂加入到高压密闭的反应罐中，按照一定的升温速率，达到所需的温度，一些在常压的大气条件下很难发生的反应在这种特定的低温高压的溶剂中就可以发生反应，从而发生成核以及生长的现象，进而得到所需的催化剂材料。在此合成方法过程中，溶剂不仅能够溶解混匀前驱体还可以作为介质传递压力，使反应罐内部维持相同的压力。水热辅助合成法的优点是能够通过加入溶剂的量来控制反应罐内的压力、控制反应的温度以及时间等合成的条件，可以人为的按照预期的目标来控制材料晶体成核的速率和方向，从而改变产物的形貌结构以及性质。然而这种方法也存在一定的缺点，即反应过程需要高压，因而对反应合成器的要求较严格。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有缺陷g-C₃N₄纳米片光催化剂的制备方法。

对类石墨相碳氮(g-C₃N₄)来说，经水热处理、酸刻蚀、碱刻蚀以及调节工艺均可对g-C₃N₄的形貌进行调控。这些方法主要是通过对块状g-C₃N₄进行剥落处理形成2D(薄纱状)或者3D(花瓣状、纳米管状)结构。这些形貌所呈现的空间个异性使得光生电子-空穴对可以快速分离和转移，增加了量子效率；同时也加强了光吸收能力和吸附性能。

本申请通过两步法合成了具有缺陷g-C₃N₄纳米片光催化剂，块状g-C₃N₄通过剥离呈现了缺陷和纳米片结构，操作简单，重复性高。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种具有缺陷g-C₃N₄纳米片光催化剂的制备方法，包括以下步骤：