[发明专利]一种引入聚合物分子合成碳氧共掺杂的宽光谱响应型三维氮化碳光催化剂的制备方法

说明书

本发明属于光催化材料制备方法的技术领域，公开了一种引入聚合物分子合成碳氧共掺杂的宽光谱响应型三维氮化碳光催化剂的制备方法；制备步骤为：首先通过将二氰二胺进行水热处理，然后与聚乙二醇‑聚丙三醇‑聚乙二醇三嵌段共聚物进行水热和煅烧结合的方法合成碳氧共掺杂的宽光谱响应型三维氮化碳；利用聚乙二醇‑聚丙三醇‑聚乙二醇三嵌段共聚物的引入与二氰二胺水热产生的中间体发生有机反应引起的能带结构变化，解决了现有光催化剂对可见光利用率不高的问题，并且生成三维中空结构的新型氮化碳结构。

技术领域

本发明属于光催化材料的制备方法技术领域，具体涉及一种引入聚合物分子合成碳氧共掺杂的宽光谱响应型三维氮化碳光催化剂的制备方法。

背景技术

石墨相氮化碳作为一种非金属半导体材料，不仅具有合适的禁带宽度来有效利用可见光，而且具有良好的热稳定性和光电性能。因此，石墨相氮化碳被广泛的应用于光解水制氢、光催化二氧化碳还原及可见光下降解有机污染物领域。然而，对于普通的氮化碳而言仍存在光生电子空穴对复合几率高、载流子迁移速率慢和光吸收范围窄等缺点，这严重限制了其在光催化领域的应用。要打破制约光催化材料应用的瓶颈，必须引入杂原子调节其能带电子结构拓宽光催化材料的光响应范围和构建具有维度的结构来促进光的吸收能力，探索能够吸收可见光的新型光催化材料，从而提高光催化材料对太阳光的利用率。

目前，虽然通过一些方法对氮化碳的结构进行了改性，但是这些改性手段复杂，改性的结果也很单一，并且无法通过简便的方法法使得氮化碳改性材料具有多种改性的效果。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供了一种聚合物分子引入合成碳氧共掺杂的宽光谱响应型三维氮化碳光催化剂的制备方法；利用聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇三嵌段共聚物的引入与二氰二胺的水热中间体发生反应引起的元素掺杂和三维结构，解决了现有光催化剂对可见光利用率不高、对无色有机污染物降解效率低等问题。本发明通过少量的聚合物的引入能达到同时引入碳氧元素和构建超薄结构改性的宽光谱响应型三维氮化碳的制备还未见报道。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种聚合物分子引入合成碳氧共掺杂的宽光谱响应型三维氮化碳光催化剂的制备方法，其制备步骤如下：

(1)首先将二氰二胺加入水中进行水热处理，得到产物记为中间体一；

(2)将中间体一与聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇三嵌段共聚物混合进行二次水热处理，得到的产物记为中间体二；

(3)将步骤(2)制备的中间体二放于坩埚中，盖上坩埚盖后放入马弗炉中，然后以一定的升温速度加热至一定温度进行煅烧，再保温一定时间后，即可获得碳氧共掺杂的宽光谱响应型三维氮化碳。

进一步的，步骤(1)中所述二氰二胺与水的用量比为6g：30mL。

进一步的，步骤(1)中所述水热处理的条件为：温度为150-170℃，时间为6-10小时。

进一步的，步骤(2)中所述中间体一与聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇三嵌段共聚物的质量比为10：0-2；优选的，所述中间体一与聚乙二醇-聚丙三醇-聚乙二醇三嵌段共聚物的质量比为10：1。

进一步的，步骤(2)中所述水热处理的条件为：温度为170-190℃，时间为4-8小时。

进一步的，步骤(3)中所述升温速度为1-3℃/min，加热至一定温度为450℃-600℃，所述保温一定时间为1-2小时。

本发明制备的碳氧共掺杂的宽光谱响应型三维氮化碳光催化剂应用于在可见光条件下降解无色有机污染物。

本发明的优点和技术效果是：