CN111790431A - 一种以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料的制备方法 - Google Patents
一种以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111790431A CN111790431A CN202010771186.6A CN202010771186A CN111790431A CN 111790431 A CN111790431 A CN 111790431A CN 202010771186 A CN202010771186 A CN 202010771186A CN 111790431 A CN111790431 A CN 111790431A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- modified
- aluminum
- photocatalytic
- colloid
- graphite
- 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.)
- Pending
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims abstract description 28
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 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 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N melamine cyanurate Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.O=C1NC(=O)NC(=O)N1 ZQKXQUJXLSSJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 14
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 11
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 4
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003158 γ-Al2O3 Inorganic materials 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 description 1
- 101100054570 Caenorhabditis elegans acn-1 gene Proteins 0.000 description 1
- XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N Cyanamide Chemical compound NC#N XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002159 adsorption--desorption isotherm Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000006053 organic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005829 trimerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 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
-
- 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
- B01J35/615—100-500 m2/g
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种以Al2O3修饰的g‑C3N4光催化材料的制备方法。以铝合金作为铝源制备Al2O3，并以此修饰石墨状碳化氮。实施方式为：以铝合金为原料经铝与水反应制备出Al的水合物胶体后，再与三聚氰胺‑三聚氰酸超分子复合体进行混合，进一步煅烧得到以Al2O3修饰的g‑C3N4棕黄色光催化材料。本发明首次创新的使用铝合金作为铝源，并且首次使用铝的胶体形态来制备可以修饰石墨状碳化氮的Al2O3，相比于其他用氧化铝修饰石墨状碳化氮方法而言，该发明工艺简单、安全、并易于实现。经过该方法修饰后，本发明方法大幅度增加了g‑C3N4的比表面积，为石墨状碳化氮在光催化过程中提供了更多反应的活性位点，使得修饰后的材料光催化性能得到明显的提高。
Description
技术领域
该发明属于材料合成研究技术领域，具体涉及一种以铝合金作为铝源制备胶体，然后与三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体混合制备出以Al2O3修饰的石墨状碳化氮，以此获得具有较高光催化性能的材料的方法。
背景技术
随着全球工业化发展和人口的增长，人类对能源需求的快速增长。地球上包括煤、石油、和天然气在内的不可再生能源被日益消耗，迅速枯竭。因此提高对可再生能源的利用率迫在眉睫。太阳能，一种开发中的新型可再生能源，具有来源广、能量大、清洁、安全等优点。
众所周知，可见光约占入射太阳光谱的43％，因此为了提升对太阳能的最大利用率，开发稳定性好、活性高、可以被可见光激活的光催化材料成为研究的必要前提。
g-C3N4作为一种光催化材料，与传统的TiO2光催化剂相比，它不仅可以在波长低于387nm的紫外光下表现出光催化活性，还可以被可见光激活，并且具有相对较窄的禁带宽度(2.7eV)。g-C3N4具有安全无毒、成本低、易于合成等优点，对于水裂解、有机物的降解、CO2的还原和光催化有机反应效果良好，另外也可促进烃类的催化氧化。但是，g-C3N4的比表面较低、电荷迁移率低、激发离解能高、电子-空穴复合率高、价电位置不合适，这些局限性使得g-C3N4在波长420-460nm的光源下量子产率仅有0.1％。
前人对g-C3N4进行了系列改性并进行了研究。包括酸处理【公开号：CN111333042A】、染料敏化、贵金属沉积【公开号：CN111359652A】、以及光电催化【公开号：CN111330624A】等，以提高g-C3N4的催化效率，但是这些方法相对成本较高，并且某些方法具有一定毒性，不适用于大规模生产。某些非金属元素掺杂也是可以提高g-C3N4催化性能的有效方法【公开号：CN111318298A、CN111354906A】。前人还研究发明了利用金属氧化物与g-C3N4进行耦合形成异质结，缩短电子传输路径距离，为捕获载流子提供更多位置，使电子-空穴复合受到抑制。例如TiO2【公开号：CN111330624A】、ZnO【公开号：CN111229285A】、WO3【公开号：CN111282589A】、SnO2【公开号：CN107008486A】等都可以与g-C3N4形成块状或介孔异质结。
Al2O3是地球上含量较为丰富的金属氧化物之一，与g-C3N4形成异质结不仅可以降低电子-空穴复合效率，并且与上述金属氧化物相比具有成本低、无污染，有良好的化学惰性、热稳性，比表面高等特点。Al2O3不具有催化活性，主要用作载体材料来修饰初级催化剂结构。非晶态γ-Al2O3的合成温度与g-C3N4的烧结温度吻合，与上述金属氧化物相比具有较多可接受光诱导的电子缺陷，表现出一定的紫外吸收能力。
目前报道的g-C3N4与Al2O3合成光催化材料的方法多为两步法合成【CN104174423】，即分别制备得到g-C3N4和Al2O3后，利用超声分散、化学吸附等方法再进行二者的复合，这一方法存在着耗时长，操作过程较为复杂，光催化降解活性不高等问题。李发堂等人发明提出使用一步法，利用硝酸铝和活化处理后的g-C3N4的前驱体三聚氰胺的混合悬浊液制备g-C3N4/Al2O3光催化材料【公开号：CN106040275A、CN104174423A】，但是该方法得到的异质结构不规则。本发明首次提出通过使用铝合金与水反应制备出Al的水合物胶体后，再与三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体进行混合，再进一步煅烧得到以非晶态Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料的新方法，较上述发明得到的异质结构更为规则，并且具有更大的比表面，比表面最大可达119.654(m2/g)，制得的g-C3N4具有更好的光催化活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以非晶态Al2O3修饰g-C3N4光催化材料的制备方法。以铝合金为原料制备出Al的水合物胶体后，再与三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体进行混合，进一步煅烧得到该材料。该制备方法工艺简单、环保、成本低，制得的光催化材料比表面大、催化效率高。采用三聚氰胺(C3N3(NH2)3)、三聚氰酸(C3H3N3O3)、Al的三元合金(Al-Ga-In)作为原料，配合一定浓度的AlCl3溶液来制备g-C3N4的改性前驱体CM和γ-Al2O3的前驱体。其发明的依据在于：三聚氰胺可以在水体系中与三聚氰酸复合形成三聚氰酸-三聚氰胺超分子复合体CM；而我们的研究发现三元Al合金(Al-Ga-In)在水体系中配合AlCl3可以形成Al的水合物胶体。因而用铝合金作为铝源形成胶体的体系与合成超分子复合体CM的体系相近。并且非晶态γ-Al2O3与g-C3N4的焙烧温度接近。我们首次提出使用铝合金作为铝源以先形成胶体后与CM混合煅烧的方式制备出一种以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料，相较纯g-C3N4来说比表面积大幅增加，g-C3N4的光催化活性显著提升。
为实现上述目的，一种以铝合金作为铝源制备Al2O3并以此修饰的g-C3N4，获得具有较高光催化性能的材料的制备方法，采用如下技术方案：
a.将三聚氰胺(C3N3(NH2)3)与三聚氰酸(C3H3N3O3)在水体系中混合，形成三聚氰酸-三聚氰胺超分子复合体CM；
b.取高纯金属铝，以少量镓-铟为添加的低熔点合金，进行混合熔炼；
c.使用AlCl3·6H2O配制成AlCl3溶液，加热后加入三元合金反应并搅拌，至反应完全冷却形成胶体；
d.将上述c体系滴入a体系中搅拌回流。
e.回流后的体系进行抽滤、干燥并研磨。
f.研磨好的样品在惰性气氛下煅烧，得到以Al2O3修饰的g-C3N4棕黄色光催化材料。
本发明步骤a中，三聚氰胺(C3N3(NH2)3)与三聚氰酸(C3H3N3O3)在10～60℃下以质量比1:9～9:1在去离子水体系中进行混合1～12h小时，混合物质量为4～10g，形成三聚氰酸-三聚氰胺超分子复合体CM。
本发明步骤b中，所述的金属铝为高纯金属铝(如4N、5N金属铝或4N、5N以上金属铝)；合金催化剂中Ga:In的质量比为74～84:16～26，合金催化剂与金属铝的质量比例为0.01～1.5:99.99～98.5。
本发明步骤c中，配制浓度为5～8mol/L的AlCl3溶液取50～200ml，加热至85℃以上。然后将Al的三元合金加入至加热好的AlCl3溶液中，铝合金中的Al与水反应2～6h。其中三元合金的质量需要控制为铝水质量比不少于1:10～15，反应完全冷却后的胶体体系中存在镓铟合金的液态金属球，催化剂分离回收后可重复使用。
本发明步骤d中，将Al的水合物胶体滴入CM悬浊液中，搅拌回流1.5～4h。
本发明步骤e中，将回流结束的混合物在60～90℃条件下进行干燥0.5～6h并研磨成粉末。
本发明步骤f中，将研磨好的粉末使用管式炉在惰性气体(氮气或氩气)气氛下，以加热速度为5～10℃/min加热至温度450～650℃并保温2～8h。
有益效果
本发明以一种铝合金作为铝源，使用氧化铝的胶体前驱体和石墨状碳化氮的前驱体来制备Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料。由Al合金与水反应形成胶体后再与三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体混合，比其他方法中利用固体或悬浊液状态混合的更为均匀。相比于其他用氧化铝修饰石墨状碳化氮方法而言，该发明实验过程简单、安全、并易于实现。经过该方法修饰后，石墨状碳化氮的紫外-可见光吸收能力有着明显的提高，尤其是在200～500nm处。同时，本发明方法大幅度增加了g-C3N4的比表面积，比表面最大可达119.654(m2/g)。为石墨状碳化氮在光催化过程中提供了更多可以与反应底物结合的位点，使得修饰后的材料光催化性能得到明显的提高。
附图说明
图1是以Al2O3作修饰的g-C3N4光催化材料的制备过程示意图。
图2是实施例1制备出的光催化剂样品煅烧前后的XRD图谱:(a)煅烧前的样品；(b)煅烧后的样品。
图3是实施例1制备出的光催化剂样品(a)N2吸附-脱附等温线；(b)孔径分布图。
图4是实施例1制备出的光催化剂样品在可见光照射下对RhB降解(a)光催化活性曲线；(b)动力学曲线。
图5是实施例1制备出的光催化剂样品紫外-可见漫反射光谱。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不仅限于此。
以下实施例/对比例中，相关参数的表征方法均采用国标或本领域常规表征方式进行表征。
上述过程主要包括三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体的制备；铝与合金催化剂的真空熔炼；AlCl3溶液的加热；铝与AlCl3水溶液中水的反应；各前驱体的干燥、研磨以及惰性气氛煅烧。
实施例1：
称取三聚氰胺(C3N3(NH2)3)与三聚氰酸(C3H3N3O3)各1.5g，室温下在去离子水体系中混合6小时，形成三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体(CM)。称取金属Al、Ga和In共20g，其中Al质量为19.9g占合金质量比为99.5％，金属镓0.079g，铟0.0168g在800℃氮气气氛下搅拌熔炼3小时后浇铸制备出Al-Ga-In三元合金。使用购买的AlCl3·6H2O配制浓度为0.7mol/L的AlCl3溶液100ml，加热至90℃后加入上述三元合金1g搅拌3h至反应完全后冷却至室温形成胶体，将胶体底部液态合金粒取出。上述胶体滴入CM的悬浊液中搅拌2h。搅拌完成并抽滤后，在温度为80℃的恒温干燥箱中干燥2h后进行研磨。将研磨好的样品在管式炉氩气气氛下以升温速率5℃/min加热至600℃并保温4.5h后取出，得到以Al2O3作修饰的g-C3N4棕黄色光催化材料。将焙烧前的样品称为ACM-1，焙烧后的样品称为ACN-1。进行光催化性能测试后发现，本发明修饰后的石墨状碳化氮光催化性能可达纯g-C3N4光催化性能的2.07倍。
实施例2：
称取三聚氰胺(C3N3(NH2)3)与三聚氰酸(C3H3N3O3)各1.0g，室温下在去离子水体系中混合6小时，形成三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体(CM)。使用购买的AlCl3·6H2O配制浓度为0.7mol/L的AlCl3溶液100ml，加热至90℃后加入三元合金1g搅拌3h至反应完全后冷却至室温形成胶体，将胶体底部液态合金粒取出。上述胶体滴入CM的悬浊液中搅拌2h。搅拌完成并抽滤后，在温度为80℃的恒温干燥箱中干燥2h后进行研磨。将研磨好的样品在管式炉氩气气氛下以升温速率5℃/min加热至600℃并保温4.5h后取出，得到以Al2O3作修饰的g-C3N4棕黄色光催化材料。焙烧前的样品称为ACM-2，焙烧后的样品称为ACN-2。进行光催化性能测试后发现，本发明修饰后的石墨状碳化氮光催化性能可达纯g-C3N4光催化性能的1.9倍。
实施例3：
称取三聚氰胺(C3N3(NH2)3)与三聚氰酸(C3H3N3O3)各1.5g，室温下在去离子水体系中混合6小时，形成三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体(CM)。使用购买的AlCl3·6H2O配制浓度为0.45mol/L的AlCl3溶液100ml，加热至90℃后加入三元合金1g搅拌3h至反应完全后冷却至室温形成胶体，将胶体底部液态合金粒取出。上述胶体滴入CM的悬浊液中搅拌2h。搅拌完成并抽滤后，在温度为80℃的恒温干燥箱中干燥2h后进行研磨。将研磨好的样品在管式炉氩气气氛下以升温速率5℃/min加热至600℃并保温4.5h后取出，得到以Al2O3作修饰的g-C3N4棕黄色光催化材料。焙烧前的样品称为ACM-3，焙烧后的样品称为ACN-3。进行光催化性能测试后发现，本发明修饰后的石墨状碳化氮光催化性能可达纯g-C3N4光催化性能的1.86倍。
Claims (5)
1.一种以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料的制备方法，其特征在于：以铝合金作为铝源制备出的以非晶态Al2O3修饰的石墨状碳化氮，获得具有较高光催化性能的材料，通过如下操作实现：以铝合金为原料经铝与水反应后制备出Al的水合物胶体，再与三聚氰胺-三聚氰酸超分子复合体进行混合，进一步煅烧得到该材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使用的原料为三元铝合金(Al-Ga-In)、AlCl3·6H2O、三聚氰胺、三聚氰酸，合成过程中反应体系为水体系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：制得的以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料，对紫外-可见光吸收能力着明显的提高，尤其是在200～500nm处。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：制得的以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料，大幅度增加了g-C3N4的比表面积、孔体积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：制得的以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料，修饰后的材料光催化性能得到明显的提高。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010771186.6A CN111790431A (zh) | 2020-08-03 | 2020-08-03 | 一种以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010771186.6A CN111790431A (zh) | 2020-08-03 | 2020-08-03 | 一种以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111790431A true CN111790431A (zh) | 2020-10-20 |
Family
ID=73544440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010771186.6A Pending CN111790431A (zh) | 2020-08-03 | 2020-08-03 | 一种以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111790431A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112777577A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-05-11 | 南京信息工程大学 | 一种氮化碳纳米立方体的制备方法 |
| CN114308102A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 海南聚能科技创新研究院有限公司 | 一种金属掺杂氮化碳材料及其制备方法和应用 |
| CN114643073A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-21 | 上海烯峰科技有限公司 | 一种石墨烯量子点及可见光催化材料的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103861632A (zh) * | 2014-04-07 | 2014-06-18 | 吉林大学 | 一种硫掺杂的多孔氮化碳光催化材料的制备方法 |
| CN104148040A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-19 | 华东师范大学 | 一种铝基体-介孔氧化铝复合材料及其制备方法和应用 |
| CN106040275A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-26 | 河北科技大学 | 制备超薄g‑C3N4/Al2O3纳米复合光催化剂的方法 |
| JP6231915B2 (ja) * | 2014-03-20 | 2017-11-15 | 石原産業株式会社 | 表面処理した無機化合物及びその製造方法並びにその用途 |
| CN109295347A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-02-01 | 吉林大学 | 一种可用于在线供氢铝合金材料 |
| CN110844928A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-28 | 湖北工业大学 | 一种铝合金水解产物制备微纳米氧化铝的方法 |
-
2020
- 2020-08-03 CN CN202010771186.6A patent/CN111790431A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6231915B2 (ja) * | 2014-03-20 | 2017-11-15 | 石原産業株式会社 | 表面処理した無機化合物及びその製造方法並びにその用途 |
| CN103861632A (zh) * | 2014-04-07 | 2014-06-18 | 吉林大学 | 一种硫掺杂的多孔氮化碳光催化材料的制备方法 |
| CN104148040A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-19 | 华东师范大学 | 一种铝基体-介孔氧化铝复合材料及其制备方法和应用 |
| CN106040275A (zh) * | 2016-05-25 | 2016-10-26 | 河北科技大学 | 制备超薄g‑C3N4/Al2O3纳米复合光催化剂的方法 |
| CN109295347A (zh) * | 2018-05-31 | 2019-02-01 | 吉林大学 | 一种可用于在线供氢铝合金材料 |
| CN110844928A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-28 | 湖北工业大学 | 一种铝合金水解产物制备微纳米氧化铝的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李师，: ""超分子自组装法制备石墨相氮化碳及其对盐酸四环素的可见光光降解研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112777577A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-05-11 | 南京信息工程大学 | 一种氮化碳纳米立方体的制备方法 |
| CN114308102A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-12 | 海南聚能科技创新研究院有限公司 | 一种金属掺杂氮化碳材料及其制备方法和应用 |
| CN114643073A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-21 | 上海烯峰科技有限公司 | 一种石墨烯量子点及可见光催化材料的制备方法 |
| CN114643073B (zh) * | 2022-03-15 | 2024-05-17 | 上海烯峰科技有限公司 | 一种石墨烯量子点及可见光催化材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220042184A1 (en) | Preparation Method and Application of Non-noble Metal Single Atom Catalyst | |
| CN107008484B (zh) | 一种二元金属硫化物/氮化碳复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN111790431A (zh) | 一种以Al2O3修饰的g-C3N4光催化材料的制备方法 | |
| CN114367299B (zh) | 光催化产氢用石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法 | |
| CN112295587B (zh) | 钯/磷掺杂氮化碳复合材料的制备方法及其产品和应用 | |
| CN107433203B (zh) | 一种Z-Scheme复合体系及制备方法和应用 | |
| CN113441157A (zh) | 一种负载型高分散金属单原子催化剂的光还原合成方法 | |
| CN113145138B (zh) | 热响应型复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Wu et al. | One‐pot hydrothermal synthesis and photocatalytic hydrogen evolution of pyrochlore type K2Nb2O6 | |
| CN114308079A (zh) | 一种硫化镉-双助催化剂复合光催化材料及其制备方法与应用 | |
| CN111151275B (zh) | MoS2/Mo2C复合物、MoS2/Mo2C/CdS复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN109553067B (zh) | 一种光催化分解甲酸的方法 | |
| CN114950439B (zh) | 一种高效光解水产氢MOF TiO2-NiO材料及其制备方法和应用 | |
| KR101876938B1 (ko) | 고효율 이산화티타늄의 제조방법 및 이로부터 제조된 이산화티타늄 | |
| CN116371447A (zh) | 一种双z型异质结光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114558623B (zh) | Ru负载羟基MOF光催化剂的制备方法及其在固氮合成氨中的应用 | |
| CN113877556B (zh) | 羟基氧化铟/改性凹凸棒石光催化复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN113856668A (zh) | 一种Bi/BiVO4复合异质结光催化材料的制备方法 | |
| CN114570385A (zh) | 一种太阳光催化水分解制氢制氧半导体催化剂的制备方法 | |
| CN114534746A (zh) | 一种基于异质结光催化剂和甲醛水溶液的光催化制氢体系 | |
| CN114588916A (zh) | 一种双金属离子共掺杂钛酸锶实现可见光响应的纯水裂解半导体催化剂的制备方法 | |
| CN108554437B (zh) | 一种异质光催化剂的制备及其在降解甲醛方面的应用 | |
| CN114452990A (zh) | 过渡金属碳化物的制备方法和复合催化剂 | |
| CN111790430A (zh) | 一种以拟薄水铝石为Al2O3前驱体的g-C3N4/Al2O3光催化材料的制备方法 | |
| CN114471624B (zh) | 一种NiSe2/Mn0.3Cd0.7S异质结光催化剂及其原位合成方法与应用 |
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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201020 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |