[发明专利]一种CNC/g-C3

说明书

本发明涉及一种CNC/g‑C₃N₄纳米复合材料及其制备和应用，所述纳米复合材料以含尿素、纤维素纳米晶的原料，通过热聚合，获得三维纳米结构尺寸，结构新颖的CNC/g‑C₃N₄纳米复合材料，本发明制备的光催化材料与传统方法制备的石墨相氮化碳相比具有高效的可见光催化性能，并且具有良好的稳定性。本发明操作简单，重复性好，有效地改善了石墨相氮化碳的光催化性能，进而扩展了石墨相氮化碳改性的高效手段。

技术领域

本发明属于功能性复合材料及其制备和应用领域，特别涉及一种CNC/g-C₃N₄纳米复合材料及其制备和应用。

背景技术

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种无毒、原料廉价易得的半导体材料，与其他常用的TiO₂、ZnO等半导体材料相比，其不含金属元素、带隙较窄(2.7ev)、化学稳定性好，因此，g-C₃N₄在太阳能转化和污染物降解等方面有较大的潜力。目前g-C₃N₄已被广泛应用于燃料电池、光催化降解、气体储存、二氧化碳还原、光解水制氢等诸多领域。然而，传统方法制备的g-C₃N₄存在光吸收不充分、比表面积小、载流子复合快等缺点，从而大大降低了其有机污染物降解效率。因此国内外学者通过多种途径来提高g-C₃N₄的光催化能力，比如金属掺杂、非金属掺杂、形貌调控及与其他材料复合等。

CN110327955A一种碳纤维互穿微异质结氮化碳光催化剂的制备方法，合成步骤复杂，制备周期长。而本发明纤维素纳米纳米微晶对其形态结构进行调控，g-C₃N₄纳米材料形成在纳米尺寸的微晶表面，形成三维纳米结构尺寸，结构新颖，合成方法简单，循环稳定性好。对石墨向氮化碳的导带价带调控方向不同，CN110327955A调控g-C₃N₄还原性能，将其利用应用于O₂还原产生H₂O₂，而本发明通过结构纳米调控，提高了g-C₃N₄的氧化能力，将其应用于光氧化降解有机污染物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CNC/g-C₃N₄纳米复合材料及其制备和应用具有，结构新颖的CNC/g-C₃N₄纳米复合材料为三维纳米结构尺寸，克服传统方法制备的g-C₃N₄存在光吸收不充分、比表面积小、载流子复合快等缺点，提高其对有机污染物的降解效率。

本发明的一种CNC/g-C₃N₄纳米复合材料，所述纳米复合材料以含尿素、纤维素纳米晶的原料，通过热聚合获得。

本发明的一种CNC/g-C₃N₄纳米复合材料的制备方法，包括：

将熔化的尿素中加入纤维素纳米晶CNC溶液，搅拌混匀，煅烧，降温，得到CNC/g-C₃N₄纳米复合材料。

上述制备方法的优选方式如下：

所述熔化的尿素具体为：尿素于容器中并密封，将容器置于140～150℃油浴锅内加热，使得尿素熔化。

所述纤维素纳米晶CNC溶液的浓度为0.5～2.5g/L。

所述CNC与尿素的质量比为：1:2.8×10⁵～1:1.25×10⁵。

所述搅拌时间为5～10min。