[发明专利]一种纳米结构氮化碳的制备方法

说明书

一种纳米结构氮化碳的制备方法，包括以下步骤：（1）将二氰二胺研磨，过筛，并置于加热装置中，通入氮气，然后升温至400～700℃，并保温1～2h，随炉冷却至室温，得淡黄色固体g‑C₃N₄；（2）将（1）得到的g‑C₃N₄进行研磨，过筛，再将其加入氢氧化钾或氢氧化钠的水或醇溶液中，加热冷凝回流，并搅拌，冷却至室温，然后将样品超声10～60min，过滤，得滤液和滤渣，透析滤液，得纳米结构氮化碳水溶液；（3）将纳米结构氮化碳水溶液冷冻干燥至恒重，得纳米结构氮化碳。按照本发明方法所得纳米结构氮化碳形貌各异，剥离度很好，比表面积高达320m²g^‑1，水溶性及稳定性好；本发明方法简单，反应条件温和，生产周期短，成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种纳米结构氮化碳的制备方法。

背景技术

纳米材料是近年来的一个研究热点，它具有的一些特殊效应，如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，使得纳米材料在力学性能、磁学性能、热学性能、光学性能、电学性能以及化学和催化性能等方面，有着其它材料无可比拟的特性。

氮化碳由碳和氮两种元素组成，元素储量丰富，来源广泛，合成方法简便，经济性好且易于获得。石墨相氮化碳（g-C₃N₄）属于窄带隙半导体，其带隙宽度约为2.7 eV，无毒，不含金属；同时，g-C₃N₄对可见光有一定的吸收，抗酸、碱、光的腐蚀，稳定性好，结构和性能易于调控，具有较好的光催化性能；g-C₃N₄还在其它多个领域具有巨大的应用潜力，因而，其成为光催化领域、现代材料和化学研究的热点之一。

氮化碳常用的制备方法主要有高压热解法、气相沉积法、离子注入法、水热或溶剂热合成法和电化学沉积法等。近年来，一种直接加热缩聚合单氰胺、二聚氰胺和三聚氰胺等有机物前驱体的方法，成为应用的比较多的制备g-C₃N₄晶体的方法。但是，这些方法制备的块体材料比表面积往往小于10 m²/g，实际应用范围有限。为此，通常考虑向体相氮化碳中引入孔径可调的孔结构，或改变氮化碳的纳米粒径和形貌以及通过剥离的手段制备少层或者单层来增加其比表面积，以增强其在各个领域的应用。