[发明专利]Ag担载二维石墨相氮化碳纳米片光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开Ag担载二维石墨相氮化碳纳米片光催化剂及其制备方法和应用。具体步骤为：将g‑C₃N₄溶于硝酸银溶液，将混合液超生搅拌，控制速度与温度加入硼氢化钠。使银担载在块状g‑C₃N₄表面，将块状Ag担载g‑C₃N₄样品置于空气中热处理得到Ag担载二维石墨相氮化碳纳米片光催化剂。本发明制备方法简单，条件温和，有很好的工业化生产前景，所获得的Ag担载大比表面积石墨相氮化碳光催化剂在420nm以上的可见光照射下可降解异丙醇至丙酮。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及Ag担载二维石墨相氮化碳纳米片光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近些年来，大量的研究一直致力于开发高效的半导体光催化剂，并将其应用于光催化分解水、降解有害物质和CO₂转换等方面，以解决全球日益严重的能源和环境问题。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种对可见光响应的半导体光催化剂，由于具有很高的化学稳定性、热稳定性以及光电特性等优点，使得其广泛应用于分解水制氢，二氧化碳还原和有机污染物降解等领域。但是，由于g-C₃N₄具有较小的比表面积，一般小于10m²/g，以及光生载流子易复合等原因，造成了其光量子效率较低，严重制约了其进一步的应用。

一方面提高材料的比表面积可显著提高光催化性能，大比表面积的催化剂可提供更多的表面活性位，缩短光生载流子的扩散距离，从而大大的提高催化反应的效率。多孔g-C₃N₄的方法主要为硬模版法和软模板法。但是，发展一个非模板法制备多孔的g-C₃N₄是必要的。另一方面降低材料光生电子和空穴分离可以提高光催化剂的催化活性，光生载流子的迁移、捕获、复合之间的相互竞争决定了g-C₃N₄光催化的量子效率。发明一种复合Ag/g-C₃N₄光催化剂体系的目的即调整半导体纳米粒子的光电化学性质及吸附性能。光生电子和空穴产生后会在催化剂内发生定向迁移，在g-C₃N₄光催化体系中引入贵金属，则贵金属作为光生电子的接收器，可提高复合系统界面的载流子运输，光生电子在金属表面积累，而空穴则留在g-C₃N₄表面，发生光催化反应。贵金属担载需要考虑适合的金属种类和担载量，金属种类和担载量的微小差异会造成改性后材料光催化性能的极大变化，甚至失去光催化活性。本发明介绍Ag担载量按摩尔比，Ag:g-C₃N₄＝1：100的大比表面积g-C₃N₄光催化剂的制备。

发明内容

发明针对现有技术存在的不足，提供Ag担载二维石墨相氮化碳纳米片光催化剂的制备方法及其在降解小分子有机物中的应用，该方法制备出的石墨相氮化碳光催化剂具有高的比表面积，达89-126m²/g，孔径在2-28nm，且制备方法简单，条件温和，所需设备简单，有很好的工业化生产前景，所获得的石墨相氮化碳光催化剂在420nm以上的可见光照射下可降解异丙醇至丙酮和二氧化碳。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，Ag担载二维石墨相氮化碳纳米片光催化剂，其特征在于制备方法如下：

将前躯体在氮气中焙烧，热处理得块状g-C₃N₄粉体；

将块状g-C₃N₄与硝酸银混合溶液混合，控制温度为30℃，迅速注入硼氢化钠得到目标产物，得到片状air-g-C₃N₄；