[发明专利]一种碳点/类石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种碳点/类石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法及应用，包括以下步骤：(1)碳点的制备：将葡萄糖溶液和碱性溶液中混合超声处理，然后取混合溶液，加盐酸调节pH为6～8，在搅拌的状态下加入无水乙醇，再加入硫酸镁，搅拌后静置，过滤得澄清溶液，加热澄清溶液至50～100℃，直到溶液变色并有固体产生，过滤的固体，并将固体研磨成粉末得到碳点；(2)取制得的碳点，将其与三聚氰胺混合，碳点与三聚氰胺按质量比(0.01～5)：(1～100)配比；再放入马弗炉中200～700℃煅烧；得到CDs/g‑C₃N₄复合光催化剂。该复合光催化剂利用碳点具有良好的上转换性质，可以将吸收的长波长的光转变为短波长的光，从而大大提高了可见光的利用，从而提高了光催化活性。

技术领域

本发明属于可见光催化剂材料技术领域，涉及一种CDs(碳点)/g-C₃N₄(类石墨相氮化碳)复合光催化剂的制备方法。

背景技术

近年来，人们面临的资源危机和环境污染问题越来越严重。空气污染和水污染对人类生活的影响愈加明显。光催化剂是利用太阳光有效降解环境中的污染物质，此外光催化剂在分解水制取氢能源也有广泛的应用。最近，类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为不含金属的半导体光催化剂引起了人们极大的关注。石墨相氮化碳可以通过富氮物质的热缩聚及电聚合的方式得到，制备过程简单，原料廉价易得。g-C₃N₄和石墨烯的结构类似，都具有二维平面结构，三嗪结构单元将平面的氨联系在一起，层与层之间存在较弱的范德华力，且具有较低的能隙(2.7eV)。但是，g-C₃N₄作为光催化剂还存在一些问题:光生电子左穴复合严重、量子效率低、禁带宽度较大而不能有效利用太阳光等。目前为了解决这些问题，根据最新的研究，对g-C₃N₄进行改性，可以提高光催化活性。主要的改性的方法包括：非金属掺杂、金属掺杂、复合形成异质结、贵金属沉积、表面光敏化、共聚合改性。碳点(CDs)具有良好的光诱导电子转移特性因此碳点在制备光催化方面可以作为一种有效的成分。由于碳点的小尺寸和富功能基团特点，可使复合材料的结构形成有效的均匀分布的收缩。此外，由于良好的电荷传输特性，它可以为电子提供从本体到表面的渠道。更重要的是，共轭材料是具有在电子或空穴传输独特的性能的一类材料。由于碳点的共轭π结构，它可表现出优异的电子转移/储层特性。碳点作为电子的存储库，捕获光照下半导体产生的电子，阻碍了电子空穴对的复合。另外，由于碳点具有良好的上转换性质，可以将吸收的长波长的光转变为短波长的光，从而大大提高了可见光的利用。

因此，将碳点和氮化碳复合，既提高了可见光的利用率又阻碍了电子和空穴的复合，从而大大提高了光催化活性。研究和开发这种新型的复合光催化剂是十分有意义的，目前，也并未有碳点掺杂氮化碳复合光催化剂的报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点和不足，提供一种CDs/g-C₃N₄复合光催化剂的制备方法，解决了现有技术中存在的问题。该复合光催化剂可以将吸收的长波长的光转变为短波长的光，从而大大提高了可见光的利用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是如下：

一种CDs/g-C₃N₄复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳点的制备：将葡萄糖溶液和碱性溶液中混合超声处理，然后取混合溶液，加盐酸调节pH为6～8，在搅拌的状态下加入无水乙醇，再加入硫酸镁，搅拌后静置，过滤得澄清溶液，加热澄清溶液至50～100℃，直到溶液变色并有固体产生，过滤的固体，并将固体研磨成粉末得到碳点；