[发明专利]一种棒状低聚氮化碳及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种在可见光波段具有光催化活性的低聚氮化碳及其制备方法与应用，本发明低聚氮化碳为长度1～10微米、直径为100～500nm的棒状，碳与氮的质量比为0.62。低聚氮化碳的制备方法，包括(1)将三聚氰胺与氧化硅颗粒分散于水中，置于450～520摄氏度加热炉中进行焙烧，焙烧后冷却并研磨得到固体颗粒；(2)将所述固体颗粒与氢氟酸混合搅拌，之后进行洗涤，真空干燥。本发明的棒状低聚氮化碳可见光催化剂分散度好、载流子复合率低，具有优异的光催化活性及稳定性，可循环使用，具有良好的实际应用前景。本发明的低聚氮化碳的制备方法简单可行，所用原料简单易得、价格低廉，可以有效避免污染性的副产物产生，无二次污染。

技术领域

本发明涉及半导体光催化材料领域，具体涉及一种低聚氮化碳及其制备方法与作为光催化剂的应用。

背景技术

利用半导体光催化剂如TiO₂应用于环境污染物治理已越来越引起人们的关注。但是，TiO₂因其较宽的禁带宽度只能被紫外光激发，而紫外光只占太阳光很小的部分(少于5％)，同时光生载流子快速复合也使得其量子效率非常低。如何获得可充分利用太阳光、能在可见光谱范围内被激发且同时诱导光生载流子分离的可见光催化剂已经成为一个重要的研究领域。

光催化杀菌作为一种新兴杀菌技术，相对于目前广泛使用的消毒剂杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌等，能够有效避免有毒副产物的形成和对人体的损伤。同时。利用光催化杀菌可利用太阳光提供能量，具有高效、广谱、不易产生耐药性和二次污染等优势。目前研究较为广泛的非金属光催化剂主要有石墨化的C₃N₄(_g-C₃N₄)等。_g-C₃N₄的制备方法简单，原料廉价易得，具有可见光吸收性能且不会给环境带来二次污染。但是_g-C₃N₄的片层结构难以有效捕获细菌，活性位点较少且光吸收能力较弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化杀菌活性显著提高的棒状低聚氮化碳。

本发明同时还提供一种棒状低聚氮化碳的制备方法，该方法可以得到光催化杀菌活性显著提高的棒状低聚氮化碳。

为实现前述发明目的，本发明采用的一种技术方案如下：

一种在可见光波段具有光催化活性的低聚氮化碳，该低聚氮化碳为长度1～10微米、直径为100～500nm的棒状，碳与氮的质量比为0.62。

根据本发明的一个具体且优选方面，所述低聚氮化碳的长度为2～6微米。

根据本发明的又一具体且优选方面，所述低聚氮化碳的直径为100～300nm。

本发明还采取的又一技术方案是：一种氮化碳的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将三聚氰胺与氧化硅颗粒分散于水中，置于450～520摄氏度加热炉中进行焙烧，焙烧后冷却并研磨得到固体颗粒；

(2)将所述固体颗粒与氢氟酸混合搅拌，之后进行洗涤，真空干燥。

进一步地，步骤(1)中，所述三聚氰胺与氧化硅的投料质量比为2～30：1。优选地，所述三聚氰胺与氧化硅的投料质量比为3～10：1。更优选地，所述三聚氰胺与氧化硅的投料质量比为3～6：1，尤其优选是约3：1，4：1，5：1，或6：1，最优选是3：1。在优选的比例范围内，所制备的氮化碳无杂质或杂质的含量极少。

进一步地，步骤(2)中焙烧温度优选为480℃～510℃，更优选为490℃～500℃。控制在优选温度范围内可以获得碳氮比低的低聚氮化碳。