CN103691473A - 一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103691473A CN103691473A CN201410000800.3A CN201410000800A CN103691473A CN 103691473 A CN103691473 A CN 103691473A CN 201410000800 A CN201410000800 A CN 201410000800A CN 103691473 A CN103691473 A CN 103691473A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bentonite
- preparation
- graphite
- solution
- phase carbonitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法,通过将双氰胺水溶液与皂土混合，干燥，研碎，煅烧，粉碎，即得所述皂土/石墨相氮化碳复合材料。利用本发明方法制备出的片层结构的复合材料具有良好的可见光催化降解有机污染物和光电流响应性能。本发明方法简单易行，产物成本低，易于工业化生产，具有很高的应用前景和实用价值，可应用于光催化降解环境污染物领域。
Description
技术领域
本发明属于纳米复合材料制备和应用领域，具体涉及一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法。
背景技术
石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种半导体材料，具有类似石墨的层状结构，分子中存在共轭大∏键，具有良好的化学稳定性和热稳定性。由于具有适宜的禁带宽度，g-C3N4在可见光条件下可光解水制氢、降解有机污染物、引发有机反应等，因而具有广泛的应用前景。由于体相g-C3N4的光生电子空穴分离效率不高，导致其催化活性较低，因此人们采用多种改性方法以提高g-C3N4的光催化活性。其中通过形貌控制制备纳米g-C3N4是一种有效的途径，因为材料的比表面积增大有利于增加材料的活性中心。但目前纳米g-C3N4的制备存在效率低下[S. Yang, Y. Gong, J. Zhang. et al. Adv. Mater. 2013, 25, 2452]，或反应过程需引入大量的浓硫酸而导致的安全隐患[申请号 201210370150.2]。如何通过简单、廉价、易于工业化生产要求的方法制备环境友好的纳米g-C3N4及其复合物成为当前研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法，以提高可见光催化降解有机污染物和光电流响应性能。
石墨相氮化碳，以下简称g-C3N4, 皂土/石墨相氮化碳复合材料又称为皂土/g-C3N4复合材料。
一种皂土/石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，将双氰胺溶于水中，制成质量百分浓度为5～20%的双氰胺溶液；
步骤二，搅拌下，将皂土均匀分散在所述双氰胺溶液中得溶液一；
步骤三，将所述溶液一烘干，得固体物，然后研碎所述固体物得样品；
步骤四，将所述样品转移至坩埚中，加盖，置于马弗炉中煅烧，并保温，然后自然冷却至室温，得产物；
步骤五，将所述产物研碎，即得所述皂土/石墨相氮化碳复合材料。
所述步骤二溶液一中皂土与双氰胺的质量比为1:5～1:30。
所述步骤三中，烘干溶液一的温度为70～90℃。
所述步骤四中煅烧温度为520～550℃，保温时间在3～6 h；煅烧时升温速率为2～10℃/min。
一种皂土/石墨相氮化碳复合材料，其特征在于：根据以上所述的制备方法制备而得，皂土的百分含量占5%-30%。
本发明具有有益效果。本发明通过将双氰胺水溶液与皂土混合，干燥，研碎，煅烧，粉碎，制备出片层结构的皂土/g-C3N4复合材料,使其具有良好的可见光催化降解有机污染物性能及光电流响应性能。本发明简单易行，产物成本低，环境友好，易于工业化生产，具有很高的应用前景和实用价值。
附图说明
图1 为对照样品g-C3N4和本发明的皂土/g-C3N4复合材料的X射线衍射图。
图2 为对照样品g-C3N4和本发明的皂土/g-C3N4复合材料的透射电镜图。
图3 为对照样g-C3N4和本发明的皂土/g-C3N4复合材料的红外光谱图。
图4为对照样品g-C3N4和本发明的皂土/g-C3N4复合材料在可见光下催化降解亚甲基蓝的性能图。
图5为对照样品g-C3N4、皂土和本发明的皂土/g-C3N4复合材料在可见光下光电流响应性能图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步详细说明。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
煅烧制备g-C3N4：称取5.0 g双氰胺置于50 mL坩埚内，加盖，置于马弗炉中，在空气气氛中升温加热，升温速率为5℃/min，升温至530℃，然后在530℃保温4 h，自然冷却后，得到g-C3N4固体，研磨待用，作为对照样品。
实施例1
称取5 g双氰胺溶于20 g水中，制成20%的双氰胺溶液；搅拌下，将0.167 g皂土均匀分散在双氰胺溶液中；将该溶液于70℃烘干，所得固体研碎；将研碎后的样品转移至50 mL坩埚中，加盖，置于马弗炉中，在空气气氛中升温加热，升温速率为2℃/min，升温至550℃，然后在550℃保温3 h，自然冷却至室温，将产物研碎，即得所述皂土/g-C3N4复合材料。本实施例所得皂土/g-C3N4复合材料和对照样品g-C3N4的X射线衍射图如图1所示。
实施例2
称取5 g双氰胺溶于45 g水中，制成10%的双氰胺溶液；搅拌下，将0.5 g皂土均匀分散在双氰胺溶液中；将该溶液于80℃烘干，所得固体研碎；将研碎后的样品转移至50 mL坩埚中，加盖，置于马弗炉中，在空气气氛中升温加热，升温速率为5℃/min，升温至530℃，然后在530℃保温5 h，自然冷却至室温，将产物研碎，即得所述皂土/g-C3N4复合材料,其透射电镜图如图2所示，其中对照样品g-C3N4为团聚的固体颗粒，而复合材料为片层结构。
实施例3
称取5 g双氰胺溶于75 g水中，制成6.5%的双氰胺溶液；搅拌下，将0.7 g皂土均匀分散在双氰胺溶液中；将该溶液于90℃烘干，所得固体研碎；将研碎后的样品转移至50 mL坩埚中，加盖，置于马弗炉中，在空气气氛中升温加热，升温速率为7℃/min，升温至520℃，然后在520℃保温6 h，自然冷却至室温，将产物研碎，即得所述皂土/g-C3N4复合材料。所得皂土/g-C3N4复合材料和对照样品g-C3N4的红外光谱图如图3所示。
实施例4
称取5 g双氰胺溶于95 g水中，制成5%的双氰胺溶液；搅拌下，将1.0 g皂土均匀分散在双氰胺溶液中；将该溶液于80℃烘干，所得固体研碎；将研碎后的样品转移至50 mL坩埚中，加盖，置于马弗炉中，在空气气氛中升温加热，升温速率为10℃/min，升温至530℃，然后在530℃保温5 h，自然冷却至室温，将产物研碎，即得所述皂土/g-C3N4复合材料。
实施例5
皂土/g-C3N4复合材料的光催化性能评价：配制浓度为6.25×10-5mol·L-1的亚甲基蓝溶液100 mL，加入0.100 g实施例2所制备的皂土/g-C3N4复合材料，避光磁力搅拌30 min至体系吸附平衡，以300 W氙灯为光源，加装420 nm滤光片，用紫外-可见分光光度计在663 nm波长处测定亚甲基蓝溶液的吸光度，进行光降解实验，以C/C0～时间作图，表征材料的光催化活性，其中C0、C分别为光催化降解前后亚甲基蓝的浓度。同样条件下进行g-C3N4的光降解实验，结果如图4所示，可见皂土/g-C3N4复合材料具有比g-C3N4更好的光催化降解活性。
实施例6
皂土/g-C3N4复合材料的光电流响应性能评价：采用CHI660B型电化学工作站测定样品光电流，采用三电极体系，以氧化铟锡(ITO)玻碳电极修饰样品后作为工作电极，Ag/AgCl(饱和KCl溶液)为参比电极，铂丝为辅助电极，电解液Na2SO4溶液浓度为0.1 mol/L。可见光光源为300 W氙灯，加装420 nm滤光片。同样条件下进行g-C3N4和皂土的光电流响应性能测试。对照样品g-C3N4、皂土和实施例4中的皂土/g-C3N4复合材料在可见光下的光电流响应性能如图5所示，可见皂土/g-C3N4复合材料在光照时具有比g-C3N4更强的光电流。
Claims (6)
1.一种皂土/石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，将双氰胺溶于水中，制成质量百分浓度为5～20%的双氰胺溶液；
步骤二，搅拌下，将皂土均匀分散在所述双氰胺溶液中得溶液一；
步骤三，将所述溶液一烘干，得固体物，然后研碎所述固体物得样品；
步骤四，将所述样品转移至坩埚中，加盖，置于马弗炉中煅烧，并保温，然后自然冷却至室温，得产物；
步骤五，将所述产物研碎，即得所述皂土/石墨相氮化碳复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种皂土/石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二溶液一中皂土与双氰胺的质量比为1:5～1:30。
3.根据权利要求1所述的一种皂土/石墨相氮化碳复合材料的制备方法,其特征在于：所述步骤三中，烘干溶液一的温度为70～90℃。
4.根据权利要求1所述的一种皂土/石墨相氮化碳复合材料的制备方法,其特征在于：所述步骤四中煅烧温度为520～550℃，保温时间在3～6 h。
5.根据权利要求4所述的一种皂土/石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于：煅烧时升温速率为2～10℃/min。
6.一种皂土/石墨相氮化碳复合材料，其特征在于：根据权利要求1、2、3、4 或5所述的制备方法制备而得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410000800.3A CN103691473B (zh) | 2014-01-02 | 2014-01-02 | 一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410000800.3A CN103691473B (zh) | 2014-01-02 | 2014-01-02 | 一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103691473A true CN103691473A (zh) | 2014-04-02 |
| CN103691473B CN103691473B (zh) | 2015-10-28 |
Family
ID=50353232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410000800.3A Expired - Fee Related CN103691473B (zh) | 2014-01-02 | 2014-01-02 | 一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103691473B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106111174A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-11-16 | 中国矿业大学(北京) | g‑C3N4/高岭石复合光催化剂及其制备方法 |
| CN110252379A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-20 | 西北师范大学 | 一种坡缕石/石墨相碳氮化合物复合材料的制备及应用 |
| CN112058290A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-12-11 | 中国石油大学(华东) | 光催化改性材料在清除海洋溢油中的应用 |
| CN112756008A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-07 | 合肥工业大学 | 一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料及其制备方法、应用 |
-
2014
- 2014-01-02 CN CN201410000800.3A patent/CN103691473B/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 黄立英等: ""无机化学实验WO3/g-C3N4杂化材料的制备及其光催化性能"", 《考试周刊》, no. 58, 31 December 2013 (2013-12-31), pages 152 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106111174A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-11-16 | 中国矿业大学(北京) | g‑C3N4/高岭石复合光催化剂及其制备方法 |
| CN110252379A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-20 | 西北师范大学 | 一种坡缕石/石墨相碳氮化合物复合材料的制备及应用 |
| CN112058290A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-12-11 | 中国石油大学(华东) | 光催化改性材料在清除海洋溢油中的应用 |
| CN112058290B (zh) * | 2020-01-21 | 2023-05-26 | 中国石油大学(华东) | 光催化改性材料在清除海洋溢油中的应用 |
| CN112756008A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-07 | 合肥工业大学 | 一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料及其制备方法、应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103691473B (zh) | 2015-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | In situ construction of biocompatible Z-scheme α-Bi2O3/CuBi2O4 heterojunction for NO removal under visible light | |
| Zhou et al. | Fabrication of TiO2/Co-g-C3N4 heterojunction catalyst and its photocatalytic performance | |
| Cui et al. | Fabrication of dual Z-scheme MIL-53 (Fe)/α-Bi2O3/g-C3N4 ternary composite with enhanced visible light photocatalytic performance | |
| Zhang et al. | Enhancement of visible light photocatalytic activities via porous structure of g-C3N4 | |
| Ye et al. | Phosphorylation of g-C3N4 for enhanced photocatalytic CO2 reduction | |
| Hu et al. | Construction of solid-state Z-scheme carbon-modified TiO2/WO3 nanofibers with enhanced photocatalytic hydrogen production | |
| Dai et al. | Crystal defect engineering of aurivillius Bi2MoO6 by Ce doping for increased reactive species production in photocatalysis | |
| Li et al. | Preparation of Ca-doped LaFeO3 nanopowders in a reverse microemulsion and their visible light photocatalytic activity | |
| Xing et al. | A Brown Mesoporous TiO2‐x/MCF Composite with an Extremely High Quantum Yield of Solar Energy Photocatalysis for H2 Evolution | |
| Xia et al. | Solvothermal synthesis and enhanced visible-light photocatalytic decontamination of bisphenol A (BPA) by g-C3N4/BiOBr heterojunctions | |
| Liu et al. | Synthesis of TiO2/g-C3N4 nanocomposites with phosphate–oxygen functional bridges for improved photocatalytic activity | |
| CN102580739B (zh) | 一种石墨烯/钼酸银复合可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN103934012B (zh) | SnS2/g-C3N4复合纳米片光催化剂及制备方法 | |
| CN103691473B (zh) | 一种皂土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法 | |
| CN103240121A (zh) | 一种多孔g-C3N4光催化剂及其制备方法 | |
| CN105536819B (zh) | 一种石墨烯/硫化锑复合光催化剂的制备方法 | |
| CN109395761B (zh) | 一种氮掺杂BiOIO3光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN103170358A (zh) | 一种多孔g-C3N4光催化剂及其制备方法 | |
| Bagtache et al. | Synthesis and semiconducting properties of Na2MnPO4F. Application to degradation of Rhodamine B under UV-light | |
| CN101531401B (zh) | 一种具有敏感光致变色性能的MoO3纳米杆粉体的制备方法 | |
| CN103537307A (zh) | 石墨烯-磷酸银复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Bi et al. | Conductive black titania nanomaterials for efficient photocatalytic degradation of organic pollutants | |
| CN103878005A (zh) | 一种碳改性磷酸银/钛铌酸盐复合可见光光催化剂及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Effects of Al doping on properties of xAl–3% In–TiO2 photocatalyst prepared by a sol–gel method | |
| Zhang et al. | Improved photocatalytic activities of porous In2O3 with large surface area by coupling with K-modified CuO for degrading pollutants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151028 Termination date: 20180102 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |