一種銀摻雜二維石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種銀滲雜二維石墨相氮化碳復(fù) 合光催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石墨相氮化碳(g-C3N4)是一種非金屬有機(jī)聚合物半導(dǎo)體材料，由于其禁帶寬度較 窄巧g = 2.70ev)，在光催化中顯示出高效的催化活性，而且具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，較大的比 表面積等優(yōu)點(diǎn)，在光催化污水處理領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用。
[0003] 目前，制備石墨相氮化碳的主要有熱縮聚合成法、溶劑熱合成法、固相合成法和氣 相化學(xué)沉積法等。最常用的是通過(guò)熱解尿素、硫脈、氯胺、Ξ聚氯胺等原料進(jìn)行熱縮聚法，但 通過(guò)該方法制備的石墨相氮化碳為多層片狀堆疊的塊狀。而提高g-C3N4的比表面積可W有 效地提高光催化劑對(duì)光生載流子的分離效率和表面反應(yīng)物的遷移速度，進(jìn)而提高光催化劑 的反應(yīng)活性。W上思路為探寬開(kāi)發(fā)高活性的g-C3N4復(fù)合光催化劑提供了新途徑。目前，可W 通過(guò)超聲剝離和化學(xué)剝離等方法將類石墨相氮化碳的片層狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分離形成石墨相納 米片提高g-C3N4比表面積。然而，超聲剝離的方法需要長(zhǎng)時(shí)間使用超聲工具，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道 需5至10小時(shí)，化學(xué)剝離法中主要是采用強(qiáng)酸插層法W及化學(xué)反應(yīng)的結(jié)合力將g-C3N4剝離。 前者后處理過(guò)程中的硫酸根難W去除，后者由于反應(yīng)前驅(qū)的離子難W完全浸入氮化碳內(nèi) 部，導(dǎo)致g-C3N4難W完全剝離開(kāi)。
[0004] 此外，為了解決氮化碳因禁帶寬度較低導(dǎo)致光生電子和空穴復(fù)合率高的問(wèn)題，經(jīng) 研究發(fā)現(xiàn)貴金屬修飾改性可W有效的改變半導(dǎo)體表面的電荷分布成功實(shí)現(xiàn)光生電子和空 穴的有效分離。在貴金屬改性光催化材料中，Ag表面沉積改性環(huán)境兼容性較好、成本較低， 所WAg的表面改性研究較多。研究表明，經(jīng)銀修飾的g-C3N4表面的載流子將重新分布，電子 從g-C3N4高費(fèi)米能級(jí)的位置遷移至低費(fèi)米能級(jí)的Ag納米粒子上，開(kāi)多成肖特基勢(shì)壘。沉積在g- C3N4上的貴金屬作為電子捕捉劑，能有效的分離光生電子和空穴，提高光催化降解效率。且 Ag納米粒子在氮化碳表面還能產(chǎn)生表面等離子共振效應(yīng)(SPR)，能夠有效的縮短光催化時(shí) 間，減少光催化劑的用量。因此，需建立一種簡(jiǎn)易的方法在提高g-C3N4表面積的同時(shí)進(jìn)行g(shù)- C3N4表面貴金屬沉積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種銀滲雜二維石墨相 氮化碳復(fù)合光催化劑的制備方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是:一種銀滲雜二維石墨相氮化碳 復(fù)合光催化劑的制備方法，包括W下步驟：
[0007] (1)熱分解前驅(qū)物的預(yù)處理:將硝酸銀溶解于溶劑中，在勻速攬拌下，分別緩慢加 入膨松劑和石墨相氮化碳的碳氮源，常溫?cái)埌?0~60min，加熱至80~100°C，持續(xù)攬拌30~ 60min，溶劑完全揮發(fā)；
[0008] (2)銀滲雜二維氮化碳復(fù)合光催化劑的制備:將步驟（1)中得到的膨松劑、石墨相 氮化碳的碳氮源與硝酸銀混合物加入半封閉的相蝸中，放入馬弗爐，400~450°C反應(yīng)4~ 6h，關(guān)閉馬弗爐，研磨后得產(chǎn)品。
[0009] 進(jìn)一步地，步驟（1)中溶劑為水、乙醇或甲醇，膨松劑為氯化錠、漠化錠或硝酸錠， 石墨相氮化碳的碳氮源為單氯胺、二氯胺、Ξ聚氯胺、尿素、硫脈或氯尿酸。
[0010] 進(jìn)一步地，步驟(1)中石墨相氮化碳的碳氮源為膨松劑質(zhì)量的50~60%，硝酸銀為 石墨相氮化碳的碳氮源質(zhì)量的1~10%，溶劑質(zhì)量為膨松劑質(zhì)量的40~50%。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是:該制備方法較為簡(jiǎn)單，制備條件容易控制，所制備的銀滲雜 二維片層狀氮化碳復(fù)合光催化劑為綠色環(huán)保高性能催化劑，無(wú)污染，催化效率高，具有一定 的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[OOK]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的銀滲雜二維g-C3N復(fù)合光催化劑的掃描電鏡圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的銀滲雜二維g-C3N4復(fù)合光催化劑的透射電鏡圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的銀滲雜二維g-C3N4復(fù)合光催化劑的X射線衍射圖；
[0016] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制備得到的銀滲雜二維g-C3N4復(fù)合光催化劑降解羅丹明B的 紫外可見(jiàn)吸收光譜隨光照時(shí)間變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，W下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是 對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
[001引實(shí)施例1
[0019] (1)熱分解前驅(qū)物的預(yù)處理
[0020] 將0. 〇35g硝酸銀溶解于2.8g水中，在勻速攬拌下，分別慢慢加入7g氯化錠和3.5g Ξ聚氯胺，常溫?cái)埌?0min，加熱至80°C，持續(xù)攬拌60min，水完全揮發(fā)。
[0021] (2)銀/二維g-C3N4復(fù)合光催化劑的制備
[0022] 將步驟(1)中干燥后的氯化錠、Ξ聚氯胺與硝酸銀混合物加入半封閉的相蝸中，放 入馬弗爐，400°C反應(yīng)地，關(guān)閉馬弗爐，研磨后得產(chǎn)品。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] (1)熱分解前驅(qū)物的預(yù)處理
[0025] 將0.4?硝酸銀溶解于3.5g乙醇中，在勻速攬拌下，分別慢慢加入7g氯化錠和4.2g Ξ聚氯胺，常溫?cái)埌?0min，加熱至100°C，持續(xù)攬拌30min，乙醇完全揮發(fā)。
[00%] (2)銀/二維g-C3N4復(fù)合光催化劑的制備
[0027]將步驟(1)中干燥后的氯化錠、Ξ聚氯胺與硝酸銀混合物加入半封閉的相蝸中，放 入馬弗爐，450°C反應(yīng)化，關(guān)閉馬弗爐，研磨后得產(chǎn)品。
[002引1、銀/二維g-C3N4復(fù)合光催化劑的性能測(cè)定
[0029]采用日本JSM-6360A型掃描電子顯微鏡觀察實(shí)施例1制備的銀/二維g-C3N4復(fù)合光 催化劑的形貌，掃描電鏡圖如圖1所示，從圖可W看出，本實(shí)施方式制備的銀/二維g-C3N4復(fù) 合光催化劑的形貌為片層狀且片狀上負(fù)載有一定數(shù)量Ag納米粒子。
[0030] 實(shí)施例1所制備的銀/二維g-C3N4復(fù)合光催化劑利用日本巧化巧M-2100透射電子 顯微鏡來(lái)觀察顆粒尺寸大小，透射電鏡圖如圖2所示，從圖可W超薄氮化碳納米片上較為均 勻地負(fù)載了一定數(shù)量的銀納米粒子，且銀納米粒子的直徑在1~7nm之間。
[0031] 實(shí)施例1所制備的銀/二維g-C3N4復(fù)合光催化劑的晶相結(jié)構(gòu)由日本理學(xué)D/ max2500PC自轉(zhuǎn)X-射線衍射儀分析，其中，X射線為Cu祀Κα( A =1.5./1056Λ)，電壓4〇kV，電 流100mA，步長(zhǎng)為0.02%掃描范圍5°~80° dX射線衍射圖譜如圖3所示，由圖可知，制備的銀/ 二維g-C3N4復(fù)合光催化劑X畑衍射圖中均看到在13.10°、27.40°、38.1° W及44.3°四處出現(xiàn) 衍射峰，13.30°與27.40°是氮化碳特征衍射峰，是由構(gòu)成平面的3-S-S嗦結(jié)構(gòu)單元形成。其 中27.40°對(duì)應(yīng)g-C3M的(002)晶面，38.1°與44.3°則對(duì)應(yīng)了銀的（111)晶面與（200)晶面。
[0032] 2、銀/二維g-C3N4復(fù)合光催化劑的光催化性能W及潛在應(yīng)用性研究
[0033] 將實(shí)施例1中制備的銀/二維g-C3N4復(fù)合光催化劑降解羅丹明B溶液，其中羅丹明B 溶液濃度lOmg/L，取銀/二維g-C3N4復(fù)合光催化劑25mg，先暗反應(yīng)30min達(dá)到吸附解吸平衡， 再進(jìn)行可見(jiàn)光催化反應(yīng)，使用lOOOw氣燈作為光源，每隔一定時(shí)間用滴管抽取5ml反應(yīng)液，放 入高速離屯、機(jī)中離屯、4分鐘，羅丹明B的光降解情況利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)。
[0034] 實(shí)施例1所制備的銀/二維g-C3N4復(fù)合光催化劑對(duì)羅丹明B的降解性能如圖4所示。 由圖4可見(jiàn)，在120分鐘內(nèi)羅丹明B降解至0.8mg/mlW下，可見(jiàn)W氯化錠為膨松劑的銀滲雜二 維g-C3N4復(fù)合光催化劑具有較高的光催化活性。
[0035] W上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完 全可W在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更W及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù) 性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種銀摻雜二維石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征是:包括以下步驟： (1) 熱分解前驅(qū)物的預(yù)處理:將硝酸銀溶解于溶劑中，在勻速攪拌下，分別緩慢加入膨 松劑和石墨相氮化碳的碳氮源，常溫?cái)嚢?0~60min，加熱至80~100 °C，持續(xù)攪拌30~ 60min，溶劑完全揮發(fā)； (2) 銀摻雜二維氮化碳復(fù)合光催化劑的制備:將步驟（1)中得到的膨松劑、石墨相氮化 碳的碳氮源與硝酸銀混合物加入半封閉的坩堝中，放入馬弗爐，400~450°C反應(yīng)4~6h，關(guān) 閉馬弗爐，研磨后得產(chǎn)品。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銀摻雜二維石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑的制備方法，其 特征是:所述的步驟（1)中溶劑為水、乙醇或甲醇，膨松劑為氯化銨、溴化銨或硝酸銨，石墨 相氮化碳的碳氮源為單氰胺、二氰胺、三聚氰胺、尿素、硫脲或氰尿酸。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銀摻雜二維石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑的制備方法，其 特征是:所述的步驟(1)中石墨相氮化碳的碳氮源為膨松劑質(zhì)量的50~60%，硝酸銀為石墨 相氮化碳的碳氮源質(zhì)量的1~10%，溶劑質(zhì)量為膨松劑質(zhì)量的40~50%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種銀摻雜二維石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑的制備方法，包括步驟：熱分解前驅(qū)物的預(yù)處理和銀摻雜二維氮化碳復(fù)合光催化劑的制備。本發(fā)明的有益效果是：該制備方法較為簡(jiǎn)單，制備條件容易控制，所制備的銀摻雜二維片層狀氮化碳復(fù)合光催化劑為綠色環(huán)保高性能催化劑，無(wú)污染，催化效率高，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】B01J27/24
【公開(kāi)號(hào)】CN105562054
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610018346
【發(fā)明人】李忠玉, 金杰, 王冠球, 梁倩, 徐松
【申請(qǐng)人】常州大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日