[发明专利]一种笼状结构材料g-C3

说明书

本发明涉及一种笼状结构材料g‑C3N4的制备方法及其应用。以ZnO为硬模板，以三聚氰胺为前驱体合成纳米笼状结构的C3N4材料，并采用酸性溶液或碱性溶液为刻蚀剂。本发明的积极效果是：首次采用ZnO为模板，三聚氰胺为前驱体，盐酸溶液或氢氧化纳水溶液为刻蚀剂，利用均匀混合‑焙烧的简单制备方法得到笼状形貌的g‑C3N4材料。

技术领域

本发明涉及一种笼状结构材料g-C3N4的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，一种非金属有机聚合物半导体功能材料——类石墨相氮化碳（g-C3N4）由于其具有较低的禁带宽度（Eg=2.70 eV），较高的化学稳定性、易改性、制备简单、对可见光响应好以及具有较高的光催化性能等优点，受到广泛的关注。但目前通常方法制备的g-C3N4呈现块状无规则的形貌，比表面积和孔体积较低，极大限制了其在大多数领域的应用。

目前，人们通常采用硬模板制备方法，以三聚氰胺、双氰胺或尿素为制备g-C3N4的前驱体，通过在热聚合过程中引入模板剂，来控制g-C3N4的微观形貌，从而合成具有高比表面和孔体积的介孔g-C3N4。通常应用较多的硬模板剂包括二氧化硅，SBA-15和KIT-6等，通过与不同的C3N4前驱体结合，制备出具有多孔结构的g-C3N4，极大提高g-C3N4的比表面积，增加电子捕获位点以及有利于光生载流子的分离，从而提高光催化性能以及拓宽其在其他催化氧化领域的应用。例如王兴晨课题组利用具有壳层结构SiO2为硬模板剂制备出了具有中空结构的仿生g-C3N4纳米微球，并且大大提高了其光催化产氢的效率（NatureCommunications，2012,3(4):1139。Markus Antonietti课题组利用具有规则孔道结构的SBA-15纳米棒为模板剂，与氰胺前驱体均匀混合后蒸干，于550 ℃下热聚合形成g-C3N4@SBA-15复合纳米材料，最后使用NH4HF2除去模板SBA-15来制备介孔g-C3N4纳米棒。但目前所采用的模板对g-C3N4的亲和能力较差，不易形成介孔结构。