[发明专利]高效双孔g-C3N4光催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了高效双孔g‑C3N4光催化剂的制备方法。该方法包括：将经过40～200目筛的尿素粉末平铺于容器中，在空气环境下，保持450～600℃煅烧2～4h，冷却得到淡黄色的固体粉末双孔g‑C3N4光催化剂；其中，平铺厚度为1～5mm，在保持450～600℃煅烧前升温速率为1～10℃/min。本发明的制备方法简单，不需要对尿素过多的前期处理，直接一次煅烧即可，且光催化降解有机污染物的活性高，对罗丹明B降解速度快，降解率高。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，具体涉及高效双孔g-C3N4光催化剂的制备方法。

背景技术

石墨相的氮化碳(g-C₃N₄)由于其较强的可见光吸收能力和较窄的带隙(2.7eV)，具有石墨烯般柔性分层的结构拥有良好的分解水制氢以及降解有机污染物的催化活性。此外，不同于金属催化剂，g-C₃N₄具有热稳定性高、无毒环保、制备成本低等优越特性，有望在能源和环境领域得到实际应用。Cheng-Qun Xu等人(Xu,Li et al.2017)以乙酸处理三聚氰胺为前驱体，通过热缩聚反应合成了氮缺乏的石墨氮化碳(CN-HAc比表面积为15.9m²/g)，利用氮空位促进电子-空穴对的分离的作用，阻碍了光生载流子的复合从而提高了光催化活性。但是制备方法复杂，催化剂比表面积低，光催化时间太长(需要6h才能将5mg/L罗丹明B降解完全)。

针对上述问题，现有技术1的公开号为CN 109331857 A，发明名称为一种多孔富碳g-C3N4光催化剂的制备方法和应用，其通过活性炭粉改性三聚氰胺的方法得到多孔富碳g-C3N4，这种方法得到的多孔富碳g-C3N4增大了比表面积(106.049m²/g)、高孔隙率和高碳氮比，因此能为催化反应提供了更多的活性位，提高了在可见光下的光催化活性。

现有技术2的公开号为CN 106006580 A，发明名称为一种薄层g-C3N4的制备方法，其通过将尿素在去离子水中做复杂的前期处理后，进行两次焙烧，使其单体本身体现出较好的光催化活性。

虽然现有技术1和现有技术2的制备方法都记载了提高g-C3N4的光催化活性，但是他们的制备方法步骤多、耗时长、耗能多，而且光催化活性有待提高。现有技术1需要对三聚氰胺、活性炭粉和无水乙醇(原料复杂)搅拌2h，超声30min，烘干，焙烧以及退火的总时长不低于7个小时。现有技术2需要对尿素和去离子水搅拌溶解，冷冻干燥，加上两次焙烧的总时长不低于5个小时。

因此，对于g-C₃N₄的比表面积小、光生电子-空穴对易复合、传质作用较差，导致其光催化活性不高的特点，研究一种简单、节能环保获得比表面积大、高光催化活性的g-C₃N₄的方法，是其实用性的关键。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种高效双孔g-C3N4光催化剂的制备方法，使制备得到的g-C₃N₄具有片层堆积的双孔结构，能够增大g-C3N4光催化剂的比表面积(134.1m²/g)和活性位点，有利于促进光生电子-空穴的分离，从而提高其光催化降解有机污染物的活性，对罗丹明B降解速度快，降解率高。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高效双孔g-C3N4光催化剂的制备方法，包括：将经过40～200目筛的尿素粉末平铺于容器中，在空气环境下，保持450～600℃煅烧2～4h，冷却得到淡黄色的固体粉末双孔g-C3N4光催化剂；其中，平铺厚度为1～5mm，在保持450～600℃煅烧前升温速率为1～10℃/min。

优选的是，在保持450～600℃煅烧前升温速率1～10℃/min具体为：从室温开始，按1～10℃/min的速度升温到450～600℃的煅烧温度。