CN110639587A - 一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 - Google Patents
一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110639587A CN110639587A CN201910933537.6A CN201910933537A CN110639587A CN 110639587 A CN110639587 A CN 110639587A CN 201910933537 A CN201910933537 A CN 201910933537A CN 110639587 A CN110639587 A CN 110639587A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- photocatalytic material
- carbon nitride
- malonamide
- bridged
- 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
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 38
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical class N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- WRIRWRKPLXCTFD-UHFFFAOYSA-N malonamide Chemical compound NC(=O)CC(N)=O WRIRWRKPLXCTFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 15
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 11
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 claims description 5
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 abstract description 38
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 9
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001665 trituration Methods 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 2
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 2
- 238000000103 photoluminescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical group 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
- C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，具体包括如下过程：将尿素与丙二酰胺研磨并混合，待混合均匀后，将所得混合物放入带盖的氧化铝坩埚中，在马弗炉中加热，即得。本发明解决了传统石墨相氮化碳存在的光生载流子复合率高、太阳光吸收利用率差以及比较面积小的问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体光催化材料技术领域，具体涉及一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，本发明还涉及该催化材料的应用。
背景技术
社会发展和人口增加在带来一系列环境问题的同时，也极大提高了人类对能源的需求。环境污染与能源短缺已经成为当今人类面临的两大主要问题。开发清洁、环保且可持续的新型能源已迫在眉睫。由于光催化技术可以将低密度的太阳能转化为高密度的电能和化学能，因此，设计合成简单、高效且结构稳定的半导体光催化材料被认为是解决未来环境与能源问题的最有效途径之一。石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种有机非金属聚合物光催化材料因其制备简单、成本低廉、结构稳定、能带结构合适，迅速成为光催化领域的热点材料，并展现出了巨大的潜在应用前景(Chem.Rev.,2016,116,7159-7329)。但在g-C3N4结构中，联结3-s-三嗪单元的氮原子是sp3杂化，且具有较大的电负性，在一定程度上限制了g-C3N4的共轭体系及光生载流子的分离，导致其光催化性能较低(Appl.Catal.B:Environ.,2018,229,114-120)。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，解决了传统石墨相氮化碳存在的光生载流子复合率高、太阳光吸收利用率差以及比较面积小的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，具体包括如下过程：将尿素与丙二酰胺研磨并混合，待混合均匀后，将所得混合物放入带盖的氧化铝坩埚中，在马弗炉中加热，即得。
本发明的特点还在于，
丙二酰胺的用量为10～50mg。
尿素的用量为5g。
尿素与丙二酰胺的混合时间为20min。
马弗炉中的加热时间为2h，加热速率为5K min-1。
本发明的有益效果是，本发明以丙二酰胺作为新型聚合小分子，采用一步共聚合法对g-C3N4进行碳桥联改性修饰。所得材料不仅改善了g-C3N4原有的共轭体系，优化了能带结构，并诱导电荷再分布，从而提高了g-C3N4光生载流子的分离效率及太阳光利用率。此外，丙二酰胺单体还可以作为封端剂，在热聚合过程中产生更多的结构边缘缺陷和面内孔，极大增加了g-C3N4的比表面积。光催化测试结果表明，所得材料在光降解有机染料及光解水制氢方面展现出了优异性能。
附图说明
图1(A)为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1和实施例2样品的XPS全谱，横坐标为结合能，纵坐标为强度；
图1(B)为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1和实施例2样品的C1s高倍谱，横坐标为结合能，纵坐标为强度；
图1(C)为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1和实施例2样品的N1s高倍谱，横坐标为结合能，纵坐标为强度；
图1(D)为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1和实施例2样品的固态核磁谱图，横坐标为结合能，纵坐标为强度；
图2(A)为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1和实施例1-3样品的N2吸附-脱附曲线图，横坐标为相对压力，纵坐标为吸附体积；
图2(B)为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1和实施例1-3样品的孔径分布曲线，横坐标为孔尺寸，纵坐标为孔体积的变化率；
图3(A)为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1和实施例1-3样品的紫外-可见漫反射光谱，横坐标为光波长，纵坐标为光吸收；
图3(B)为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1和实施例1-3样品的稳态光致发光光谱，横坐标为光波长，纵坐标为强度；
图4为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1-2和实施例1-3样品的光降解有机染料RhB性能图，横坐标为时间，纵坐标为浓度的变化；
图5为本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法中对比例1和实施例2样品的光催化分解水制氢性能图，横坐标为时间，纵坐标为氢气量。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，以丙二酰胺作为尿素的新型共聚小分子，采用简单易行的一步热诱导共聚合法，制备碳桥联改性的g-C3N4纳米片。将5g尿素与10～50mg的丙二酰胺研磨混匀20min。待混合均匀后，将所得混合物放入带盖的氧化铝坩埚中，在823K下于马弗炉中加热2h，加热速率为5K min-1。将所得的橙黄色样品收集并磨成粉末以供进一步使用。
本发明一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法的特点为：(1)首次以丙二酰胺作为尿素的共聚单体，采用一步热诱导共聚合法，成功制备了碳桥联改性的g-C3N4纳米片；(2)本发明采用方法过程简单，原料廉价易得，应用前景较好；(3)所制得碳桥联改性g-C3N4纳米片具有优异的光电化学性质，在光催化降解有机染料以及光解水制氢领域都展现出了较高活性。
本发明通过有机小分子酰胺基团间的特定化学反应，可将桥联碳成功引入到g-C3N4结构中，不仅改善了g-C3N4原有的共轭体系，优化了能带结构，提高了g-C3N4光生载流子的分离效率及太阳光利用率。而且，丙二酰胺单体还可以作为封端剂，在热聚合过程中产生更多的结构边缘缺陷和面内孔，极大增加了g-C3N4的比表面积。光催化测试结果表明，所得材料在光降解有机染料及光解水制氢方面展现出了优异性能。
实施例1
本发明采用丙二酰胺作为新型共聚小分子与尿素进行一步热诱导共聚合制备碳桥联改性g-C3N4纳米片。将5g尿素与10mg的丙二酰胺研磨混匀20min。待混合均匀后，将所得混合物放入带盖的氧化铝坩埚中，在823K下于马弗炉中加热2h，加热速率为5K min-1。将所得的橙黄色样品收集并磨成粉末以供进一步使用。
实施例2
将5g尿素与30mg的丙二酰胺研磨混匀20min。待混合均匀后，将所得混合物放入带盖的氧化铝坩埚中，在823K下于马弗炉中加热2h，加热速率为5K min-1。将所得的橙黄色样品收集并磨成粉末以供进一步使用。
实施例3
将5g尿素与50mg的丙二酰胺研磨混匀20min。待混合均匀后，将所得混合物放入带盖的氧化铝坩埚中，在823K下于马弗炉中加热2h，加热速率为5K min-1。将所得的橙黄色样品收集并磨成粉末以供进一步使用。
对比例1
将5g尿素放入带盖的氧化铝坩埚中，在823K下于马弗炉中加热2h，加热速率为5Kmin-1。将所得的黄色样品收集并磨成粉末以供进一步使用。
对比例2
商用光催化剂二氧化钛(P25)从国药集团化学试剂有限公司购买。
对上述实施例1-3以及对比例1-2中所得材料进行光催化降解有机染料测试；此外，对实施例2和对比例1样品进行光解水产氢活性实验，具体测试工艺如下：
将30mg样品超声分散在50mL RhB水溶液(10mg L-1)中。以500W氙灯作为光源，提供可见光。光照前，将所得悬浮液避光搅拌40min，以确保达到吸附-脱吸平衡。在光催化测试过程中，分别在反应进行30、60和90min时取出3mL悬浮液，以10000rpm/min的转速高速离心5分钟以去除光催化剂。最后采用UV-vis近红外光谱(岛津，UV-2450)对降解结果进行监测。不加入任何催化剂的测试为空白实验。
本发明的光解水测试工艺如下：将20mg样品超声分散到50mL三乙醇胺溶液(10vol％)中。然后，以负载3wt％的Pt作为助催化剂并将溶液及反应装置脱气处理30min。同样以500W氙灯作为光源，以高纯N2(99.99％)作为载气，最终所制H2量用安装有热导检测器(TCD)的气相色谱仪进行检测分析。不加入任何催化剂的测试为空白实验。
图1(A)为对比例1和实施例2的XPS全谱。由图中可以看出，对比例1和实施例2所得样品均由C和N元素组成，但在实施例2样品中，C/N比例由对比例1样品的0.89增加为1.04，表明桥联碳的引入增加了实施例2样品的碳含量。
图1(B)为对比例1和实施例2的C1s高倍谱。由图中可以看出与对比例1样品相比，实施例2样品的C-C基团特征峰以及C-NHx基团特征峰均明显增强，表明桥联碳被成功引入到g-C3N4的结构中。
图1(C)为对比例1和实施例2的N1s高倍谱。测试结果表明，与对比例1样品相比，实施例2样品的N-Hx基团特征峰明显增强，表明丙二酰胺可以作为封端试剂在g-C3N4结构中引入更多的结构缺陷。此外，N3C基团特征峰的减弱同样可以说明本发明所涉及的制备方法可以在g-C3N4的结构中引入桥联碳。
图1(D)为对比例1和实施例2的固态核磁谱图。对于实施例2所得样品，在固态核磁谱图中150.26ppm处新增的特征峰是由于新化学环境的碳所产生的，进一步表明碳桥联被成功引入到g-C3N4结构中。
图2(A)为对比例1和实施例1-3的N2吸附-脱附曲线图。结果表明本发明所涉及样品均为IV型等温线，具有H3型滞后环，表明均为介孔材料。实施例1-3以及对比例1样品的比表面积为63.16、71.34、116.56和109.61m2g-1，由此可见，丙二酰胺共聚单体可以提高产物的比表面积。
图2(B)为对比例1和实施例1-3的孔径分布曲线。结果表明与对比例1样品相比，实施例1-3样品具有更加丰富的孔结构。
图3(A)中沿着箭头指向分别为对比例1和实施例1～3的漫反射光谱；
图3(A)为对比例1和实施例1-3的紫外-可见漫反射光谱。表征结果表明，实施例1-3样品的太阳光吸收与利用率得到显著提高，对比例1及实施例1-3的禁带宽度为2.60、2.23、1.88以及1.70eV。
图3(B)为对比例1和实施例1-3的稳态光致发光光谱。测试结果表明，与对比例1样品相比，实施例1-3样品的发射峰强度逐渐减弱，意味着碳桥联的引入可以显著改善原有g-C3N4的共轭体系，从而提高了样品的光生载流子的分离效率。
图4为对比例1-2和实施例1-3的光降解有机染料RhB性能图。测试结果表明，在可见光照射90min后，对比例1和对比例2样品仅可去除45％和21％的RhB染料，而实施例1-3样品在同样条件下对RhB的光降解率分别提高为76％、90％和69％。
图5为对比例1和实施例2的光催化分解水制氢性能图。产氢测试结果表明，在可见光照射120min后，对比例1样品的产氢速率为0.79mmol g-1h-1，而实施例2样品的产氢速率可提高为2.72mmol g-1h-1。进一步证实了引入碳桥联对g-C3N4改性修饰的重要作用。
Claims (7)
1.一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下过程：将尿素与丙二酰胺研磨并混合，待混合均匀后，将所得混合物放入带盖的氧化铝坩埚中，在马弗炉中加热，即得。
2.根据权利要求1所述的一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，其特征在于：所述丙二酰胺的用量为10～50mg。
3.根据权利要求1所述的一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，其特征在于：所述尿素的用量为5g。
4.根据权利要求1所述的一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，其特征在于：所述尿素与丙二酰胺的混合时间为20min。
5.根据权利要求1所述的一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法，其特征在于：所述马弗炉中的加热时间为2h，加热速率为5K min-1。
6.一种如权利要求1～5任一权利要求所述的一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法制备出的碳光催化材料的用途，其特征在于：在光催化降解有机染料中的应用。
7.一种如权利要求1～5任一权利要求所述的一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法制备出的碳光催化材料的用途，其特征在于：在光解水产氢中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910933537.6A CN110639587B (zh) | 2019-09-29 | 2019-09-29 | 一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910933537.6A CN110639587B (zh) | 2019-09-29 | 2019-09-29 | 一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110639587A true CN110639587A (zh) | 2020-01-03 |
| CN110639587B CN110639587B (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=69011861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910933537.6A Active CN110639587B (zh) | 2019-09-29 | 2019-09-29 | 一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110639587B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113600239A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-05 | 华侨大学 | 一种三蝶烯改性石墨相氮化碳及其制备方法和应用 |
| CN115318337A (zh) * | 2022-09-13 | 2022-11-11 | 西安工程大学 | 苯磺酸基团改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106902858A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-06-30 | 济南大学 | 一种碳掺杂多孔石墨相氮化碳纳米分散体系的快速制备方法 |
| CN109181296A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-11 | 王川 | 一种含有碳材料和氮化物的复合散热材料及含有该散热材料的led灯 |
| CN109529904A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-29 | 江苏大学 | 一种表面无定形碳掺杂的氮化碳光催化剂的制备方法 |
| CN109603880A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-12 | 湖南大学 | 中空管状氮化碳光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN109894134A (zh) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 香港城市大学深圳研究院 | 一种碳掺杂石墨相氮化碳薄膜及其制备方法 |
| TW201936489A (zh) * | 2017-12-25 | 2019-09-16 | 國立大學法人山形大學 | 氮化碳、其製造方法及半導體材料 |
-
2019
- 2019-09-29 CN CN201910933537.6A patent/CN110639587B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106902858A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-06-30 | 济南大学 | 一种碳掺杂多孔石墨相氮化碳纳米分散体系的快速制备方法 |
| CN109894134A (zh) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 香港城市大学深圳研究院 | 一种碳掺杂石墨相氮化碳薄膜及其制备方法 |
| TW201936489A (zh) * | 2017-12-25 | 2019-09-16 | 國立大學法人山形大學 | 氮化碳、其製造方法及半導體材料 |
| CN109181296A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-11 | 王川 | 一种含有碳材料和氮化物的复合散热材料及含有该散热材料的led灯 |
| CN109529904A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-29 | 江苏大学 | 一种表面无定形碳掺杂的氮化碳光催化剂的制备方法 |
| CN109603880A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-12 | 湖南大学 | 中空管状氮化碳光催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| MOHAMAD AZUWA MOHAMED ET AL.: "Constructing bio-templated 3D porous microtubular C-doped g-C3N4 with tunable band structure and enhanced charge carrier separation", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
| YUNFENG LI ET AL.: "Co-monomer engineering optimized electron delocalization system in carbon-bridging modified g-C3N4 nanosheets with efficient visible-light photocatalytic performance", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
| 中国科学技术协会: "《2018重大科学问题和工程技术难题》", 30 June 2019, 中国科学技术协会 * |
| 刘景海等: "尿素热聚合制备g-C3N4 及其可见光催化光解水制氢特性研究", 《中国化学会第28届学术年会第11分会场摘要集》 * |
| 张龙帅: "基于超分子前驱体制备g-C3N4基光催化剂及产氢性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
| 来庆玲: "官能化聚硅氧烷的超分子自组装及组装性能研究", 《中国硕士学位论文全文数据库》 * |
| 陆道惠等: "酸胺化合物于金属修饰的TiO2 粒子表面的光催化分解", 《波谱学杂志》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113600239A (zh) * | 2021-08-09 | 2021-11-05 | 华侨大学 | 一种三蝶烯改性石墨相氮化碳及其制备方法和应用 |
| CN113600239B (zh) * | 2021-08-09 | 2023-04-11 | 华侨大学 | 一种三蝶烯改性石墨相氮化碳及其制备方法和应用 |
| CN115318337A (zh) * | 2022-09-13 | 2022-11-11 | 西安工程大学 | 苯磺酸基团改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 |
| CN115318337B (zh) * | 2022-09-13 | 2024-01-09 | 西安工程大学 | 苯磺酸基团改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110639587B (zh) | 2022-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107837817B (zh) | 一种碳点/氮化碳/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用 | |
| Zhang et al. | Negative inductive effect enhances charge transfer driving in sulfonic acid functionalized graphitic carbon nitride with efficient visible-light photocatalytic performance | |
| CN108816268B (zh) | 复合光催化纳米材料及其制备方法、以及降解污染物方法 | |
| Zhang et al. | Type II cuprous oxide/graphitic carbon nitride pn heterojunctions for enhanced photocatalytic nitrogen fixation | |
| CN103990485A (zh) | 氮化碳纳米粒子修饰钒酸铋复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN112427045A (zh) | 一种水热法合成的具有Z型异质结CdS/g-C3N4复合光催化剂材料的制备方法 | |
| CN113145138B (zh) | 热响应型复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110639587B (zh) | 一种碳桥联改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 | |
| CN108704662A (zh) | 一种金属卟啉/石墨相氮化碳复合光催化剂 | |
| CN113289659B (zh) | 磺酸基官能团改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 | |
| CN111203234A (zh) | 一种CdIn2S4纳米块/SnIn4S8片状堆集结构双功能复合光催化剂的制备方法 | |
| CN109261211B (zh) | 一种氮修饰共价三嗪有机聚合物可见光光催化剂及其制备与应用 | |
| CN109046470B (zh) | Linquist型K7HNb6O19-聚吡咯-还原氧化石墨烯复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Zhou et al. | Highly efficient and selective photocatalytic CO 2 reduction using MIL-125 (Ti) and based on LiFePO 4 and CuO QDs surface–interface regulation | |
| CN113058601B (zh) | 用于光解水催化制氢的三元复合催化剂的制备方法及应用 | |
| CN113231081A (zh) | 一种花状CDs-ZnIn2S4复合光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN113385210A (zh) | 一种光催化制氢催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111644185A (zh) | 一种利用细胞粉碎机剥离Bi3O4Cl的方法及在光催化还原CO2方面的应用 | |
| CN113697783B (zh) | 一种多孔g-C3N4纳米薄片的制备方法及其应用 | |
| CN113617367B (zh) | 一种贵金属钌单原子负载型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114433132A (zh) | 一种超声辅助法合成z型异质结催化材料的方法 | |
| He et al. | Cu doping enhanced ZnIn2S4/TiO2 (VO) Z-scheme heterojunction for efficient photocatalytic overall water splitting | |
| CN109261210B (zh) | 一种硼掺杂共价三嗪有机聚合物可见光光催化剂及其制备与应用 | |
| CN110479344B (zh) | 一种g-C3N4/CNCs复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN115318337B (zh) | 苯磺酸基团改性氮化碳光催化材料的制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |