[发明专利]一种碳量子点修饰的石墨相氮化碳光催化材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳量子点修饰的石墨相氮化碳光催化材料的制备方法，本发明利用三聚氰胺和尿素混合焙烧，再将焙烧产物加入碳量子点滤液中浸渍然后真空除水得到催化材料样品，本发明的优势在于制备所述的原料廉价易得，操作方法简便，工艺简单。发明所述制备的碳量子点修饰的石墨相氮化碳光催化材料能有效吸收可见光，在可见光照射下可以快速高效降解低浓度罗丹明B溶液，在工业应用上可以光解水产氧和氢，光催化降解有机污染物等，具有一定的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及碳量子点修饰的石墨相氮化碳光催化材料的制备方法，属于光催化纳米材料领域。

背景技术

聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C₃N₄)，因其独特的半导体能带结构和优异的化学稳定性，作为一种不含金属组分的可见光催化剂被引入到光催化领域，用于光解水产氧、光催化有机选择性合成、光催化降解有机污染物等，引起人们的广泛关注。g-C₃N₄具有二维平面结构和π共轭电子体系，分子结构上的优势非常有利于光生载荷子的快速迁移，较窄的能带间隙(2.7eV)使得这种聚合物半导体吸光阈值接近460nm，满足人们对光催化剂的基本要求。但是由于g-C₃N₄为聚合物材料，具有很高的激子结合能和较低结晶度，不利于光生电子-空穴对的快速迁移和高效分离，从而导致其光催化量子效率偏低，不利于g-C₃N₄光催化剂的推广应用。将g-C₃N₄与其他材料进行复合，形成异质结构，可以有效促进激子的解离，加速光生电子和空穴的快速分离，从而抑制光生载流子的复合，提高其光催化效率。本发明将碳量子点修饰石墨相氮化碳光催化材料，可以改善传输电子的性能。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种碳量子点修饰的石墨相氮化碳光催化材料的制备方法，解决了光催化量子效率偏低的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种碳量子点修饰的石墨相氮化碳光催化材料的制备方法由石墨相氮化碳原料通过碳量子点滤液修饰处理；所述的碳量子点滤液制备方法如下：

(1)将溶液浓度为0.09g/ml-0.11g/ml的葡萄糖溶液放入带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中于140℃-160℃水热7h-9h，冷却至室温，制得混合液；

(2)将混合液过滤，除去固体，将滤液浓缩至原体积的三分之一，制得碳量子点滤液。

一种碳量子点修饰的石墨相氮化碳光催化材料制备方法按照下列步骤进行：

(1)将碳量子点滤液和石墨相氮化碳原料按一定质量配比称取，把石墨相氮化碳原料加入碳量子点滤液中浸渍，得到初液；

(2)将初液放入温度为50℃-70℃的真空干燥箱内去除水分后，得到催化材料样品。

进一步的，石墨相氮化碳原料按照下列步骤制备：

(1)在18℃-25℃下将质量配比为1:0.4-0.6的三聚氰胺和尿素混合均匀，制得混合料；

(2)将混合料放入氧化铝坩埚在马弗炉中进行焙烧，升温速率4℃/min-6℃/min，升温至500℃-600℃后保持3h-5h，然后自然冷却至室温，制得石墨相氮化碳原料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：