却至室温即得到多孔石墨相氮化碳片层材料。
[0030] 实施例5 称取0. 2g比较例1的石墨相氮化碳粉体材料平铺于碳纸上瓷舟上，再将含有石墨相氮 化碳粉体的碳纸放置于管式炉中，在氦气气氛下升温至300°C，再切换到氨气气氛并在压力 为-50kPa的条件下保温0. 5h，冷却至室温即得到多孔石墨相氮化碳片层材料。
[0031] 实施例6 称取Ig比较例2的石墨相氮化碳粉体材料平铺于瓷舟上，再将含有石墨相氮化碳 粉体的瓷舟放置于管式炉中，在氮气气氛下升温至400°C，再切换到氨气气氛并在压力 为-60kPa的条件下保温lh，冷却至室温即得到多孔石墨相氮化碳片层材料。
[0032] 实施例7 称取0. 3g比较例2的石墨相氮化碳粉体材料平铺于石墨纸上，再将含有石墨相氮化 碳粉体的石墨纸放置于管式炉中，在氮气气氛下升温至500°C，再切换到氨气气氛并在压力 为-30kPa的条件下保温lh，冷却至室温即得到多孔石墨相氮化碳片层材料。
[0033] 实施例8 称取Ig比较例3的石墨相氮化碳粉体材料平铺于石墨纸上，再将含有石墨相氮化碳 粉体的石墨纸放置于管式炉中，在氩气气氛下升温至380Γ，再切换到氨气气氛并在压力 为-IOkPa的条件下保温3h，冷却至室温即得到多孔石墨相氮化碳片层材料。
[0034] 实施例9 称取0. 5g比较例4的石墨相氮化碳粉体材料平铺于石墨纸上，再将含有石墨相氮化 碳粉体的石墨纸放置于管式炉中，在氮气气氛下升温至600°C，再切换到氨气气氛并在压力 为-SOkPa的条件下保温2min，冷却至室温即得到多孔石墨相氮化碳片层材料。
[0035] 图1为本发明实施例3制备的石墨相氮化碳片层材料的X射线粉末衍射图。由图 1可以看出，石墨相氮化碳片层材料包括（100)和（002)特征衍射峰。
[0036] 图2为本发明实施例3制备的石墨相氮化碳片层材料的SEM图。由图2可以看出， 该石墨相氮化碳片层材料具有明显贯穿片层的多孔结构。
[0037] 图3为本发明实施例3制备的石墨相氮化碳片层材料的TEM图。由图3可以看出该 石墨相氮化碳片层材料具有明显贯穿片层的多孔结构，平均孔径约为3nm，两孔间距8nm。
[0038] 图4为本发明实施例3制备的石墨相氮化碳片层材料的氮气吸附曲线图。该吸附 曲线有明显的回滞环特性，表明该石墨相氮化碳片层材料具有明显的多孔结构。
[0039] 图5为本发明实施例3制备的石墨相氮化碳片层材料的漫反射光谱。由图5可以 看出，该石墨相氮化碳片层材料对可见光具有较好的吸收能力。
[0040] 上述比较例1-4中的石墨相氮化碳粉体的比表面积和可见光催化性能、及实施例 1-9的石墨相氮化碳片层材料的比表面积、片层的平均厚度、片层的平均平面尺寸和可见光 催化性能请参见表1。其中，该可见光催化性能是通过光催化产生氢气的速率来测定。本实 施方式中，光催化产生氢气的速率测定方法具体步骤如下：分别称取5mg的上述样品（SP比 较例1-4中的石墨相氮化碳粉体和实施例1-9的石墨相氮化碳片层材料)放入IOmL密封玻 璃器皿中，加入2mL三氟甲、2mL乙醇及5mL浓度为30%的H 2O2制得混合溶液，往含有所述 混合溶液的玻璃器皿中通入氧气使其压强为IMPa后将该玻璃器皿置于80°C水浴锅中，然 后通过300W的氙灯对上述混合溶液进行光催化反应（光的波长λ >420nm)，反应结束后，离 心分离，采用气相色谱定量分析氢气产生速率。
[0041 ]表 1
由上述表1数据可知，与比较例1-4制备的石墨相氮化碳粉体相比，实施例1-4制备的 石墨相氮化碳片层材料(原料分别采用比较例1-4制备的石墨相氮化碳粉体)具有更大的比 表面积，使其具有更高的可见光催化性能。而且，与实施例1-4制备的石墨相氮化碳片层材 料相比，实施例5-9制备的石墨相氮化碳片层材料的比表面积、片层的平均厚度以及片层 的平均平面尺寸存在差异而使得可见光催化性能不同，表明石墨相氮化碳片层材料的比表 面积、片层的平均厚度以及片层的平均平面尺寸可以通过改变制备过程的保温温度、保温 时间及压力来调整，从而调整该石墨相氮化碳片层材料的可见光催化性能。
[0042] -种由上述方法制备的石墨相氮化碳片层材料，该石墨相氮化碳片层材料具有多 孔结构。该石墨相氮化碳片层材料的厚度为〇. 5nm~500nm，该石墨相氮化碳片层材料的的 平面尺寸为10nm~100 μπι。该多孔结构中孔的孔径为lnm~l μπι，两孔边缘间的直线距离为 5nm~2 μm。更具体的，该多孔结构包括贯穿该石墨相氮化碳片层材料的贯穿孔及未贯穿该 石墨相氮化碳片层材料的非贯穿孔。该石墨相氮化碳片层材料中碳氮摩尔比为3:5~4:5。
[0043] 优选的，该石墨相氮化碳片层材料的厚度为2nm~200nm，该石墨相氮化碳片层 材料的的平面尺寸为5nm~10 μπι。该孔的孔径为2nm~200nm，两孔边缘间的直线距离为 5nm~200nm。该石墨相氮化碳片层材料的比表面积较大。更优选的，该石墨相氮化碳片层材 料的厚度为2nm~60nm，该石墨相氮化碳片层材料的的平面尺寸为50nm~10 μπι。
[0044] 上述制备方法制备的石墨相氮化碳片层材料，其具有贯穿该石墨相氮化碳片层的 多孔结构，使得该石墨相氮化碳片层材料的比表面积大，使其具有更高的可见光催化性能。 而且，该贯穿该石墨相氮化碳片层的多孔结构显著增加了石墨相氮化碳片层材料的有效催 化活性位点，同时还有效的抑制了石墨相氮化碳片层间因范德华力而导致的石墨相氮化碳 片层聚集的现象，从而确保了石墨相氮化碳片层材料的催化活性。另外，上述制备方法制备 的石墨相氮化碳片层材料，其孔结构和比表面积可控，且该石墨相氮化碳片层材料制备方 法成本低廉且环保。
[0045]另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各 种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种石墨相氮化碳片层材料的制备方法，其包括如下步骤： 提供一石墨相氮化碳粉体，并将该石墨相氮化碳粉体平铺于受热载体上；以及 将上述含有石墨相氮化碳粉体的受热载体置于加热炉中，并在保护性气体气氛下将加 热炉升温至150°C ~600°C，而后在氨气气氛及负压状态下保温lmin~20h，最后降温至室温 得到石墨相氮化碳片层材料。2. 如权利要求1所述的石墨相氮化碳片层材料的制备方法，其特征在于：该石墨相氮 化碳粉体由三聚氰胺、双氰胺、尿素及硫脲中的一种或多种经热处理后形成。3. 如权利要求1所述的石墨相氮化碳片层材料的制备方法，其特征在于：该受热载体 选自石墨纸、坩埚、瓷舟、石英舟及碳布中的一种。4. 如权利要求1所述的石墨相氮化碳片层材料的制备方法，其特征在于：该保护性气 体选自氩气、氮气及氦气中的一种或多种。5. 如权利要求1所述的石墨相氮化碳片层材料的制备方法，其特征在于：该负压状态 为压力小于或等于-lOkPa。6. 如权利要求1所述的石墨相氮化碳片层材料的制备方法，其特征在于：加热炉升温 温度至200°C ~400°C，保温时间为10min~6h。7. -种石墨相氮化碳片层材料，其特征在于：该石墨相氮化碳片层材料具有多孔结 构，该多孔结构中的孔包括贯穿该石墨相氮化碳片层材料的贯穿孔及未贯穿该石墨相氮化 碳片层材料的非贯穿孔。8. 如权利要求7所述的石墨相氮化碳片层材料，其特征在于：该石墨相氮化碳片层材 料的厚度为〇. 5nm~500nm，该石墨相氮化碳片层材料的平面尺寸为10nm~100 ym。9. 如权利要求7所述的石墨相氮化碳片层材料，其特征在于：该孔的孔径为lnm~l ym， 两孔边缘间的直线距离为5nm~2 ym。10. 如权利要求7所述的石墨相氮化碳片层材料，其特征在于：该石墨相氮化碳片层材 料中碳氮摩尔比为3:5~4:5。
【专利摘要】一种石墨相氮化碳片层材料的制备方法，其包括如下步骤：提供一石墨相氮化碳粉体，并将该石墨相氮化碳粉体平铺于受热载体上；将上述含有石墨相氮化碳粉体的受热载体置于管式炉中，并在保护性气体气氛下将管式炉升温至150℃~600℃，而后在氨气气氛及负压状态下保温1min~20h，最后降温至室温得到石墨相氮化碳片层材料。本发明还提供一种由上述方法制备的石墨相氮化碳片层材料。
【IPC分类】B01J27/24, C01B21/082
【公开号】CN105126895
【申请号】CN201510597043
【发明人】杨全红, 梁庆华, 黄正宏, 游从辉, 吕伟, 康飞宇
【申请人】清华大学深圳研究生院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月18日