CN110420654A - 一种中空球型氮化碳光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属光催化剂技术领域，公开了一种中空球型氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。该光催化剂是将乙醇、氨水和超纯水混合，加入四乙氧基硅烷，保持恒速搅拌，配得溶液A；再将四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的混合液B滴加到溶液A中，室温下静置，离心所得固体在500～550℃煅烧，得到二氧化硅球模板；将二氧化硅球模板和氨腈在60～80℃下混合搅拌，所得混合物在500～550℃下在氮气氛围中煅烧，得到粉体C；在粉体C中加入氟化氢铵溶液去除模板，水洗，干燥后得到。本发明合成工艺简单，所得空心多孔光催化剂呈现着大小均一球型形貌，具有良好的物理化学稳定性以及巨大的比表面积，催化性能好，具有实际应用的基本条件。
Description
技术领域
本发明属于光催化技术领域，更具体地，涉及一种中空球型氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，药品和个人护理产品(PPCPs)对水生环境的污染受到广泛的关注。由于其的化学稳定性高，传统的水处理工艺难以将其有效去除。长期暴露于PPCPs水环境会对生态***以致人体健康带来危害。因此，亟需发展高效去除水中PPCPs的技术。光催化降解技术利用太阳光为能源，具有高处理效率、低成本、绿色无污染等优点，为治理废水、清除环境中有毒物质提供了一条新途径。
石墨化氮化碳(g-C3N4)作为一种新型的无金属聚合物可见光光催化剂，由于其禁带宽度适中、制备方法简便、稳定性和安全性高等优点，已被广泛用于光催化降解有机污染物领域。然而体相g-C3N4仍不可避免的存在一些缺点。如比表面积小、活性位少、可见光吸收效率低以及空穴电子对复合率高等问题，极大地阻碍了其实际应用。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明首要目的在于提供一种中空球型氮化碳光催化剂。
本发明的另一目的在于提供上述中空球型氮化碳光催化剂的制备方法。该方法以方法制备出二氧化硅球为模板，随后将氰胺注入模板，通过热聚合和去模板得到具有中空多孔结构的石墨氮化碳光催化剂。
本发明的再一目的在于提供上述中空球型氮化碳光催化剂的应用。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种中空球型氮化碳光催化剂，所述光催化剂是将乙醇、氨水和超纯水混合，加入四乙氧基硅烷，保持恒速搅拌，配得溶液A；再将四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的混合液B滴加到溶液A中，室温下静置，离心所得固体在500～550℃煅烧，得到二氧化硅球模板；将二氧化硅球模板和氨腈在60～80℃下混合搅拌，所得混合物在500～550℃下在氮气氛围中煅烧，得到粉体C；在粉体C中加入氟化氢铵溶液去除模板，水洗，干燥后得到。
优选地，所述溶液A中乙醇、氨水、超纯水和四乙氧基硅烷的体积比为75：4：10：(5～6)。
优选地，所述搅拌的时间为1～3h。
优选地，所述溶液B中四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的体积比为(5～6)：(2～3)。
优选地，所述溶液A和溶液B的体积比为(94～95)：(7～9)。
优选地，所述煅烧的时间为4～5h。
优选地，所述二氧化硅球模板的质量和氨腈的质量比为1：(5～7)。
所述的中空球型氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下具体步骤：
S1.将乙醇、氨水和超纯水混合，在溶液中加入四乙氧基硅烷，保持恒速搅拌，配得溶液A；
S2.将四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的混合液B滴加到溶液A中，室温下静置，离心得到固体在500～550℃煅烧，得到二氧化硅球模板；
S3.将二氧化硅球模板、碳量子点溶液和氨腈在60～70℃下混合搅拌，所得混合物在500～550℃下在氮气氛围中煅烧，得到粉体C；
S4.在粉体C中加入氟化氢铵溶液去除模板，经水洗，60～80℃干燥后得到中空球型氮化碳光催化剂。
优选地，步骤S2中所述静置的时间为2～4h；步骤S3中所述搅拌的时间为4～6h；步骤S4中所述水洗的次数为2～3次；所述氟化氢铵溶液的浓度为1～1.5mol/L。
所述的中空球型氮化碳光催化剂在在模拟太阳光下降解吲哚美辛中的应用。
上述g-C3N4空心球在模拟太阳光下降解吲哚美辛中的应用的方法如下：
以300w氙灯配置的420nm滤光片光源为可见光光源，该复合光催化剂用量为0.025g，置于石英光解管中，加入50ml浓度为10mg/L的待降解的吲哚美辛溶液。将混合溶液在光源下照射60min，使用液相色谱测量溶液中剩余吲哚美辛的浓度。
通常体相g-C3N4作为光催化材料有以下不足：g-C3N4的可见光谱吸收范围窄，太阳能利用率较低。另外，g-C3N4在光催化过程中光生电子与空穴的复合率高，抑制了其光催化性能。本发明中的g-C3N4空心球，具有表面积较大的特点，提高了其对污染物的吸附能力。此外，空心结构的g-C3N4不仅有利于光催化过程中对光的吸收，并且能对光生电子空穴有效地分离，从而提高g-C3N4的催化能力。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的g-C3N4空心球光催化剂与体相g-C3N4相比具有比表面积更大的特点，可有效吸附污染物，可使g-C3N4利用率提高。
2.本发明的g-C3N4空心球光催化剂由于其空心球结构对光的吸收能力更强，拓宽了对可见光的吸收范围，并且能有效地将光生电子空穴分离，提高g-C3N4的催化能力。
3.本发明制备方法成本较低，原材料环保，过程安全可控，产品催化活性高，有较高的应用前景和广泛的使用空间。
附图说明
图1为实施例1中的g-C3N4空心球(HCNS)(b)和对比例1中的体相g-C3N4(a)的SEM照片。
图2为实施例1中的HCNS和对比例1中的体相g-C3N4的紫外漫反射光谱；
图3为实施例1中的HCNS的氮气吸附-脱附曲线；
图4为实施例1中的HCNS的孔径分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
一种g-C3N4空心球(HCNS)光催化剂的制备，包括以下具体步骤：
1.量取4ml氨水，向其中加入75ml乙醇和10ml超纯水，超声搅拌后在溶液中加入5ml四乙氧基硅烷(TEOS)，反应1h，保持恒速搅拌。
2.将5ml TEOS和2ml正十八烷基三甲氧基硅烷的混合物滴加到上述制备的混合溶液中，在室温下静置2h。将溶液离心得到固体进行高温500℃煅烧。冷却至室温后，碾磨，过筛，得到二氧化硅球模板。
3.在1g二氧化硅模板中加入5g氨腈混合搅拌，得到混合物于550℃下在氮气氛围中煅烧。
4.在所得粉末中加入1M氟化氢铵去除模板，得到中空氮化碳球粉末g-C3N4(HCNS)。
对比例1
一种体相g-C3N4光催化剂的制备，包括以下步骤：
氧化铝坩埚中加入3g二聚氰胺和15ml超纯水，超声溶解，70℃烘干后将坩埚转移至马弗炉，升温速率为3℃/min，升至500℃，焙烧3h。冷却至室温后，碾磨，过筛，得到体相g-C3N4光催化剂。
图1为实施例1中的g-C3N4空心球和对比例1中的体相g-C3N4的SEM照片。其中，(a)为体相g-C3N4、(b)为C3N4空心球。从图1中可知，g-C3N4空心球形貌为球状，与体相g-C3N4相比具有更大的比表面积。图2为本实施例中的HCNS和对比例1中的体相g-C3N4的紫外漫反射光谱；从图2中可知，与纯体相g-C3N相比，HCNS的吸收边发生了些许蓝移，这可能是由于量子效应造成的。图3为本实施例中的HCNS的氮气吸附-脱附曲线；从图3中可知，HCNS的比表面积为48.1m2/g，且HCNS具有介孔结构；图4为本实施例中的HCNS的孔径分布图。从图4中可知，介孔孔径大约为3.52nm。
实施例2
一种g-C3N4空心球光催化剂的制备，包括以下具体步骤：
1.量取4ml氨水，向其中加入75ml乙醇和10ml超纯水，超声混合后在溶液中加入6ml四乙氧基硅烷(TEOS)，反应1h，保持恒速搅拌。
2.将6ml TEOS和3ml正十八烷基三甲氧基硅烷的混合物滴加到上述制备的混合溶液中，在室温下静置4h。将溶液离心得到固体进行高温550℃煅烧。冷却至室温后，碾磨，过筛，得到二氧化硅球模板。
3.在1g二氧化硅模板中加入7g氨腈混合搅拌，得到混合物于550℃下在氮气氛围中煅烧。
4.在所得粉末中加入1.5M氟化氢铵去除模板，得到中空氮化碳球粉末g-C3N4(HCNS)。
应用例1
一种g-C3N4空心球光催化剂在吲哚美辛废水处理中的应用，包括以下步骤：
1.光解管中加入实施例1制得的g-C3N4空心球光催化剂的量为0.025mg，吲哚美辛溶液用量为50ml，浓度为10mg/L。
2.将配好的溶液置于光化学反应仪中暗反应30min后进行光催化反应，反应时间为60min，反应完成后用液相色谱法测定溶液中吲哚美辛剩余的浓度C。
3.计算g-C3N4空心球对吲哚美辛的去除率N，公式N＝(C0-C)*100％，其中C0为吲哚美辛的初始浓度。
4.光解管中改用对比例1中制得的体相g-C3N4，重复步骤1-3，计算得出体相g-C3N4对吲哚美辛的去除率。
将计算数据汇总得出表2为实施例1中的g-C3N4空心球和对比例中的体相g-C3N4对吲哚美辛的降解率表。由表2可知，g-C3N4空心球对吲哚美辛的去除率(90.3％)比体相g-C3N4(28.6％)提高了，光催化效率得到显著提升。
表2实施例1和对比例1中催化剂在模拟太阳光催化降解吲哚美辛的去除率
| 催化剂 | 体相g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub> | g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub>空心球 |
| 吲哚美辛去除率(％) | 28.6 | 90.3 |
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中空球型氮化碳光催化剂，其特征在于，所述光催化剂是将乙醇、氨水和超纯水混合，加入四乙氧基硅烷，保持恒速搅拌，配制溶液A；再将四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的混合液B滴加到溶液A中，室温下静置，离心所得固体在500～550℃煅烧，得到二氧化硅球模板；将二氧化硅球模板和氨腈在60～80℃下混合搅拌，所得混合物在500～550℃下在氮气氛围中煅烧，得到粉体C；在粉体C中加入氟化氢铵溶液去除模板，水洗，干燥后得到。
2.根据权利要求1所述的中空球型氮化碳光催化剂，其特征在于，所述溶液A中乙醇、氨水、超纯水和四乙氧基硅烷的体积比为75：4：10：(5～6)。
3.根据权利要求1所述的中空球型氮化碳光催化剂，其特征在于，所述搅拌的时间为1～3h。
4.根据权利要求1所述的中空球型氮化碳光催化剂，其特征在于，所述溶液B中四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的体积比为(5～6)：(2～3)。
5.根据权利要求1所述的中空球型氮化碳光催化剂，其特征在于，所述溶液A和溶液B的体积比为(94～95)：(7～9)。
6.根据权利要求1所述的中空球型氮化碳光催化剂，其特征在于，所述煅烧的时间为4～5h。
7.根据权利要求1所述的中空球型氮化碳光催化剂，其特征在于，所述二氧化硅球模板的质量和氨腈的质量比为1：(5～7)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的中空球型氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将乙醇、氨水和超纯水混合，在溶液中加入四乙氧基硅烷，保持恒速搅拌，配得溶液A；
S2.将四乙氧基硅烷和正十八烷基三甲氧基硅烷的混合液B滴加到溶液A中，室温下静置，离心得到固体在500～550℃煅烧，得到二氧化硅球模板；
S3.将二氧化硅球模板、碳量子点溶液和氨腈在60～70℃下混合搅拌，所得混合物在500～550℃下在氮气氛围中煅烧，得到粉体C；
S4.在粉体C中加入氟化氢铵溶液去除模板，经水洗，60～80℃干燥后得到中空球型氮化碳光催化剂。
9.根据权利要求8所述的中空球型氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述静置的时间为2～4h；步骤S3中所述搅拌的时间为4～6h；步骤S4中所述水洗的次数为2～3次；所述氟化氢铵溶液的浓度为0.5～1.5mol/L。
10.权利要求1-7任一项所述的中空球型氮化碳光催化剂在在模拟太阳光下降解吲哚美辛中的应用。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112768661A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-07 | 惠州锂威新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池用负极材料及其制备方法 |
| CN113649069A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-11-16 | 青海大学 | 一种光催化材料硫掺杂聚酰亚胺空心球及其制备方法 |
| CN114471653A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-13 | 山东华夏神舟新材料有限公司 | 用于一氯二氟乙烷催化裂解制备1,1-二氟乙烯的催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105498821A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-04-20 | 苏州大学 | 一种用于催化降解氮氧化物的复合材料及其制备方法和用途 |
| CN106582761A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-04-26 | 江苏科技大学 | 一种氮化碳空心球光催化剂及其制备方法及应用 |
| CN106698447A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-05-24 | 广州中大南沙科技创新产业园有限公司 | 中空介孔二氧化硅纳米粒、纳米载体及其制备方法 |
| CN108686692A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-23 | 广东工业大学 | 一种氧掺杂氮化碳的光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN108993561A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-12-14 | 广东工业大学 | 一种碳点修饰氧掺杂氮化碳光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109092342A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-28 | 中国环境科学研究院 | 质子化g-C3N4/BiOBr异质结光催化剂及制法 |
-
2019
- 2019-07-12 CN CN201910631994.XA patent/CN110420654A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105498821A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-04-20 | 苏州大学 | 一种用于催化降解氮氧化物的复合材料及其制备方法和用途 |
| CN106582761A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-04-26 | 江苏科技大学 | 一种氮化碳空心球光催化剂及其制备方法及应用 |
| CN106698447A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-05-24 | 广州中大南沙科技创新产业园有限公司 | 中空介孔二氧化硅纳米粒、纳米载体及其制备方法 |
| CN108686692A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-23 | 广东工业大学 | 一种氧掺杂氮化碳的光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN108993561A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-12-14 | 广东工业大学 | 一种碳点修饰氧掺杂氮化碳光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109092342A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-28 | 中国环境科学研究院 | 质子化g-C3N4/BiOBr异质结光催化剂及制法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| FENGLIANG WANG ET AL.: ""Template-free synthesis of oxygen-containing ultrathin porous carbon quantum dots/g-C3N4 with superior photocatalytic activity for PPCPs remediation"", 《ENVIRON. SCI.: NANO》 * |
| JIANHUA SUN ET AL.: ""Bioinspired hollow semiconductor nanospheres as photosynthetic nanoparticles"", 《NATURE COMMUNICATIONS》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112768661A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-05-07 | 惠州锂威新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池用负极材料及其制备方法 |
| CN113649069A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-11-16 | 青海大学 | 一种光催化材料硫掺杂聚酰亚胺空心球及其制备方法 |
| CN114471653A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-13 | 山东华夏神舟新材料有限公司 | 用于一氯二氟乙烷催化裂解制备1,1-二氟乙烯的催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114471653B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-03-26 | 山东华夏神舟新材料有限公司 | 用于一氯二氟乙烷催化裂解制备1,1-二氟乙烯的催化剂及其制备方法和应用 |
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