[发明专利]一种硫掺杂氮化硼纳米片的制备方法

说明书

本发明涉及光催化领域，提供了一种硫掺杂氮化硼纳米片的制备方法，包括活化氮化硼纳米片的制备和硫掺杂氮化硼纳米片的制备两个步骤，通过硫原子的掺杂，实现了h‑BNNS纳米片带隙的调整，使原本无光催化性能的h‑BNNS变成了具有可见光降解性能的S‑BNNS光催化剂。该方法简单有效，制备出的光催化剂效果突出、对环境无毒、吸附量高，光降解效果良好。

技术领域

本发明涉及纳米片制备领域，具体地涉及一种硫掺杂氮化硼纳米片的制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展，城市化趋势不断加强，越来越多的生活垃圾涌入水环境，严重污染了水源。寻找一种无毒、廉价、高效的光催化净化水的光催化剂是光催化领域的研究热点。很久以前，人们就发现硫化镉、氧化铋和过渡金属氧化物在可见光下有很好的光降解效果。(见参考文献A.Ye,W.Fan,Q.Zhang,W.Deng,Y.Wang,Catal.Sci.Technol.2012,2,969.G.Zhao,S.W.Liu,Q.F.Lu and L.J.Song,Ind.Eng.Chem.Res.2012,51,10307.)然而，大多数光催化剂含有重金属和有毒元素，对水体造成不可逆污染。随后，二氧化钛(TiO₂)作为一种无毒的光催化剂被人们所发现和研究。与贵金属催化剂(Pt，Au)相比，其价格较低，但与非金属催化剂(g-C₃N₄，S)相比，TiO₂的价格相对较高。此外，TiO₂在可见光下的光响应很小，例如在可见光下光催化降解有机污染物效率低下。同时，对于纯非金属催化剂(g-C₃N₄，S)，光氧化腐蚀效应影响了催化剂在可见光下的光稳定性。(见参考文献A.Vittadini,A.Selloni,F.P.Rotzinger,M.Phys.ReV.Lett.1998,81,2954.C.W.Peng,T.Y.Ke,L.Brohan,M.R.Plouet,J.C.Huang,E.Puzenat,H.T.Chiu and C.Y.Lee,Chem.Mater.2008,20,2426.X.Q.Gong,A.Selloni,M.Batzill,U.Diebold,Nat.Mater.2006,5,665.X.C.Wang,K.Maeda,A.Thomas,K.Takanabe,G.Xin,J.M.Carlsson,K.Domen,and M.Antonietti,Nature Mater.2009,8,76.G.Liu,P.Niu,L.C.Yin andH.M.Cheng,J.Am.Chem.Soc.2012,134,9070)因此，寻找一种价廉、无毒、抗光氧化的非金属光催化剂迫在眉睫。

二维纳米材料，如石墨烯，MoS₂(二硫化钼)纳米片，h-BN(六方氮化硼)纳米片，WS₂(二硫化钨)纳米片等，具有优良的物理和化学性能，在储能、激光调制、荧光、催化、机械等方面具有广阔的应用前景，因此，在近几年内成为材料界的研究热点。在这些材料中，二维非金属六方氮化硼纳米片(h-BNNS)以其优异的吸附性能和抗氧化性能引起人们的关注。从目前研究结果来看，H-BNNS具有很好的吸附污染物。(见参考文献W.Lei,D.Portehault,D.Liu,S.Qin,Y.Chen,Nat.Commun.20134,1777.)于是，我们设计并制备了一种无毒、高吸附量、高光降解效果的新型二维非金属光催化剂——硫掺杂氮化硼纳米片(S-BNNS)，经研究表明其具有杰出的光降解污染物来净化水源的应用前景，因此，本发明专利具有很好的实用价值。

发明内容

针对现有的二维非金属光催化剂在制备和催化时存在的问题，本发明提出了一种简单、直接地制备光催化剂——硫掺杂氮化硼纳米片(S-BNNS)的方法，其作为光催化剂具有高吸附量、高光降解效率、对环境无毒，催化性能超稳定等优点。

一种硫掺杂氮化硼纳米片的制备方法，包括以下步骤:

(1)活化氮化硼纳米片的制备：