[发明专利]一种用于可见光催化降解水中微污染物的管状氮化碳的制备方法

说明书

一种用于可见光催化降解水中微污染物的管状氮化碳的制备方法，它属于水处理技术领域。它要解决现有管状氮化碳的制备方法，存在成本高、危害环境和不适合规模化生产的问题。方法：将三聚氰胺分散到超纯水中，搅匀后进行水热反应，冷却、抽滤、洗涤和烘干后，得到超分子前驱体，高温煅烧，冷却后得到管状氮化碳。本发明制备的管状氮化碳拥有更大的孔体积，会提供更多界面，进而提供更多的用于光催化反应的活性位点，催化性能好，用于多种水中微污染物的去除，去除效能较好，催化剂投量较少，多次循环使用后仍具有较好的催化活性。简单易得，成本低，环境友好，适合大规模生产及推广使用。本发明制备的管状氮化碳适用于可见光催化降解水中微污染物。

技术领域

本发明属于水处理技术领域；具体涉及一种用于可见光催化降解水中微污染物的管状氮化碳的制备方法。

背景技术

在过去的几十年中，随着现代社会的发展和人类生活需求的提高，农业，畜牧业，制药和塑料等工业生产过程中产生的并释放到环境中的污染物种类和数量增多。这些新型的污染物在环境中难以生物降解，其存在可能会对生态系统造成巨大的危害，同时也给人类带来了饮用水安全问题。因此，如何将水中的微污染物彻底高效的去除受到了广泛的关注。对于有毒且不容易降解的微污染有机物来说，半导体光催化技术是一种环保且高效的技术，能够有效的去除这一类不易降解的污染物。光催化技术的核心在于拥有独特能带结构的半导体材料。受到光激发时，半导体材料内部能够形成自由电子(e^-)和空穴(h⁺)，进而与吸附在光催化材料表面的水(H₂O)和溶解氧(O₂)等物质进行一系列的还原反应或氧化反应，使得光催化体系中生成多种氧化能力非常强的活性物种，然后利用这些活性物种实现水中有机污染物的降解。

光催化剂石墨相氮化碳(g-C₃N₄)由于具有中等带隙宽度、不含金属元素和结构稳定等优点而成为光催化应用的热点。但块状g-C₃N₄的实际应用仍由于本身存在一些缺陷而受到限制，比如光生e^--h⁺对较容易发生复合、较小的比表面积以及较弱的可见光吸收能力等，因此传统的氮化碳光催化剂降解有机物，存在效率较低、投加量较大的问题，

为了使g-C₃N₄得到更好的应用，研究者们做了大量研究以克服其存在的不足，研究发现通过元素掺杂、构建异质结和形貌优化等手段对g-C₃N₄进行改性可以大大提高其光催化性能。其中形貌结构的优化可以直接改善g-C₃N₄比表面积比较小的问题，提供更多的活性位点，有效增大g-C₃N₄的光催化活性。因此，通过一种简单易操作的制备方法，得到一种新型的具有较大比表面积，更强的光吸收以及更快电荷转移速率的管状氮化碳，并将其应用于水处理过程中，具有较大实际意义。

目前，制备管状氮化碳的方法，有的在制备过程中添加有机溶剂，自身价格昂贵，另外制备完成后还需要对有机废液进行处理，成本增加，且环境危害性大，不适合规模化生产。还有采用碳量子点负载的方法进行管状氮化碳的制备，但碳量子点的制备过程较为繁琐，且碳量子点本身价格较贵，市场价大概为200～300元每毫克，因此采用这类方法制备的管状氮化碳，成本高，推广使用难。

发明内容

本发明目的是为了解决现有管状氮化碳的制备方法，存在成本高、危害环境和不适合规模化生产的问题，而提供一种用于可见光催化降解水中微污染物的管状氮化碳的制备方法。

一种用于可见光催化降解水中微污染物的管状氮化碳的制备方法，它按以下步骤实现：

一、将三聚氰胺分散到超纯水中，室温下搅匀后转移至反应釜中，进行水热反应，冷却后真空抽滤收集产物，经洗涤和烘干后，得到超分子前驱体；

二、上述超分子前驱体进行高温煅烧，冷却后得到管状氮化碳，即完成所述制备方法；