一种银掺杂二维石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米材料制备及应用技术领域，设及一种银渗杂二维石墨相氮化碳复 合光催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种非金属有机聚合物半导体材料，由于其禁带宽度较 窄巧g = 2.70ev)，在光催化中显示出高效的催化活性，而且具有稳定的化学性质，较大的比 表面积等优点，在光催化污水处理领域具有巨大的潜在应用。
[0003] 目前，制备石墨相氮化碳的主要有热缩聚合成法、溶剂热合成法、固相合成法和气 相化学沉积法等。最常用的是通过热解尿素、硫脈、氯胺、Ξ聚氯胺等原料进行热缩聚法，但 通过该方法制备的石墨相氮化碳为多层片状堆叠的块状。而提高g-C3N4的比表面积可W有 效地提高光催化剂对光生载流子的分离效率和表面反应物的迁移速度，进而提高光催化剂 的反应活性。W上思路为探宽开发高活性的g-C3N4复合光催化剂提供了新途径。目前，可W 通过超声剥离和化学剥离等方法将类石墨相氮化碳的片层状结构进行分离形成石墨相纳 米片提高g-C3N4比表面积。然而，超声剥离的方法需要长时间使用超声工具，根据文献报道 需5至10小时，化学剥离法中主要是采用强酸插层法W及化学反应的结合力将g-C3N4剥离。 前者后处理过程中的硫酸根难W去除，后者由于反应前驱的离子难W完全浸入氮化碳内 部，导致g-C3N4难W完全剥离开。
[0004] 此外，为了解决氮化碳因禁带宽度较低导致光生电子和空穴复合率高的问题，经 研究发现贵金属修饰改性可W有效的改变半导体表面的电荷分布成功实现光生电子和空 穴的有效分离。在贵金属改性光催化材料中，Ag表面沉积改性环境兼容性较好、成本较低， 所WAg的表面改性研究较多。研究表明，经银修饰的g-C3N4表面的载流子将重新分布，电子 从g-C3N4高费米能级的位置迁移至低费米能级的Ag纳米粒子上，开多成肖特基势垒。沉积在g- C3N4上的贵金属作为电子捕捉剂，能有效的分离光生电子和空穴，提高光催化降解效率。且 Ag纳米粒子在氮化碳表面还能产生表面等离子共振效应(SPR)，能够有效的缩短光催化时 间，减少光催化剂的用量。因此，需建立一种简易的方法在提高g-C3N4表面积的同时进行g- C3N4表面贵金属沉积。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是:基于上述问题，本发明提供一种银渗杂二维石墨相 氮化碳复合光催化剂的制备方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是:一种银渗杂二维石墨相氮化碳 复合光催化剂的制备方法，包括W下步骤：
[0007] (1)热分解前驱物的预处理:将硝酸银溶解于溶剂中，在匀速揽拌下，分别缓慢加 入膨松剂和石墨相氮化碳的碳氮源，常溫揽拌20~60min，加热至80~100°C，持续揽拌30~ 60min，溶剂完全挥发；
[0008] (2)银渗杂二维氮化碳复合光催化剂的制备:将步骤（1)中得到的膨松剂、石墨相 氮化碳的碳氮源与硝酸银混合物加入半封闭的相蜗中，放入马弗炉，400~450°C反应4~ 6h，关闭马弗炉，研磨后得产品。
[0009] 进一步地，步骤（1)中溶剂为水、乙醇或甲醇，膨松剂为氯化锭、漠化锭或硝酸锭， 石墨相氮化碳的碳氮源为单氯胺、二氯胺、Ξ聚氯胺、尿素、硫脈或氯尿酸。
[0010] 进一步地，步骤(1)中石墨相氮化碳的碳氮源为膨松剂质量的50~60%，硝酸银为 石墨相氮化碳的碳氮源质量的1~10%，溶剂质量为膨松剂质量的40~50%。
[0011] 本发明的有益效果是:该制备方法较为简单，制备条件容易控制，所制备的银渗杂 二维片层状氮化碳复合光催化剂为绿色环保高性能催化剂，无污染，催化效率高，具有一定 的应用价值。
【附图说明】
[0012] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[OOK]图1是本发明实施例1制备得到的银渗杂二维g-C3N復合光催化剂的扫描电镜图；
[0014] 图2是本发明实施例1制备得到的银渗杂二维g-C3N4复合光催化剂的透射电镜图；
[0015] 图3是本发明实施例1制备得到的银渗杂二维g-C3N4复合光催化剂的X射线衍射图；
[0016] 图4是本发明实施例1制备得到的银渗杂二维g-C3N4复合光催化剂降解罗丹明B的 紫外可见吸收光谱随光照时间变化图。
【具体实施方式】
[0017] 现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，W下实施例旨在说明本发明而不是 对本发明的进一步限定。
[001引实施例1
[0019] (1)热分解前驱物的预处理
[0020] 将0. 〇35g硝酸银溶解于2.8g水中，在匀速揽拌下，分别慢慢加入7g氯化锭和3.5g Ξ聚氯胺，常溫揽拌20min，加热至80°C，持续揽拌60min，水完全挥发。
[0021] (2)银/二维g-C3N4复合光催化剂的制备
[0022] 将步骤(1)中干燥后的氯化锭、Ξ聚氯胺与硝酸银混合物加入半封闭的相蜗中，放 入马弗炉，400°C反应地，关闭马弗炉，研磨后得产品。
[0023] 实施例2
[0024] (1)热分解前驱物的预处理
[0025] 将0.4?硝酸银溶解于3.5g乙醇中，在匀速揽拌下，分别慢慢加入7g氯化锭和4.2g Ξ聚氯胺，常溫揽拌60min，加热至100°C，持续揽拌30min，乙醇完全挥发。
[00%] (2)银/二维g-C3N4复合光催化剂的制备
[0027]将步骤(1)中干燥后的氯化锭、Ξ聚氯胺与硝酸银混合物加入半封闭的相蜗中，放 入马弗炉，450°C反应化，关闭马弗炉，研磨后得产品。
[002引1、银/二维g-C3N4复合光催化剂的性能测定
[0029]采用日本JSM-6360A型扫描电子显微镜观察实施例1制备的银/二维g-C3N4复合光 催化剂的形貌，扫描电镜图如图1所示，从图可W看出，本实施方式制备的银/二维g-C3N4复 合光催化剂的形貌为片层状且片状上负载有一定数量Ag纳米粒子。
[0030] 实施例1所制备的银/二维g-C3N4复合光催化剂利用日本巧化巧M-2100透射电子 显微镜来观察颗粒尺寸大小，透射电镜图如图2所示，从图可W超薄氮化碳纳米片上较为均 匀地负载了一定数量的银纳米粒子，且银纳米粒子的直径在1~7nm之间。
[0031] 实施例1所制备的银/二维g-C3N4复合光催化剂的晶相结构由日本理学D/ max2500PC自转X-射线衍射仪分析，其中，X射线为Cu祀Κα( A =1.5./1056Λ)，电压4〇kV，电 流100mA，步长为0.02%扫描范围5°~80° dX射线衍射图谱如图3所示，由图可知，制备的银/ 二维g-C3N4复合光催化剂X畑衍射图中均看到在13.10°、27.40°、38.1° W及44.3°四处出现 衍射峰，13.30°与27.40°是氮化碳特征衍射峰，是由构成平面的3-S-S嗦结构单元形成。其 中27.40°对应g-C3M的(002)晶面，38.1°与44.3°则对应了银的（111)晶面与（200)晶面。
[0032] 2、银/二维g-C3N4复合光催化剂的光催化性能W及潜在应用性研究
[0033] 将实施例1中制备的银/二维g-C3N4复合光催化剂降解罗丹明B溶液，其中罗丹明B 溶液浓度lOmg/L，取银/二维g-C3N4复合光催化剂25mg，先暗反应30min达到吸附解吸平衡， 再进行可见光催化反应，使用lOOOw氣灯作为光源，每隔一定时间用滴管抽取5ml反应液，放 入高速离屯、机中离屯、4分钟，罗丹明B的光降解情况利用紫外可见分光光度计检测。
[0034] 实施例1所制备的银/二维g-C3N4复合光催化剂对罗丹明B的降解性能如图4所示。 由图4可见，在120分钟内罗丹明B降解至0.8mg/mlW下，可见W氯化锭为膨松剂的银渗杂二 维g-C3N4复合光催化剂具有较高的光催化活性。
[0035] W上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完 全可W在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更W及修改。本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1. 一种银掺杂二维石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征是:包括以下步骤： (1) 热分解前驱物的预处理:将硝酸银溶解于溶剂中，在匀速搅拌下，分别缓慢加入膨 松剂和石墨相氮化碳的碳氮源，常温搅拌20~60min，加热至80~100 °C，持续搅拌30~ 60min，溶剂完全挥发； (2) 银掺杂二维氮化碳复合光催化剂的制备:将步骤（1)中得到的膨松剂、石墨相氮化 碳的碳氮源与硝酸银混合物加入半封闭的坩埚中，放入马弗炉，400~450°C反应4~6h，关 闭马弗炉，研磨后得产品。2. 根据权利要求1所述的一种银掺杂二维石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其 特征是:所述的步骤（1)中溶剂为水、乙醇或甲醇，膨松剂为氯化铵、溴化铵或硝酸铵，石墨 相氮化碳的碳氮源为单氰胺、二氰胺、三聚氰胺、尿素、硫脲或氰尿酸。3. 根据权利要求1所述的一种银掺杂二维石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，其 特征是:所述的步骤(1)中石墨相氮化碳的碳氮源为膨松剂质量的50~60%，硝酸银为石墨 相氮化碳的碳氮源质量的1~10%，溶剂质量为膨松剂质量的40~50%。
【专利摘要】本发明涉及一种银掺杂二维石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法，包括步骤：热分解前驱物的预处理和银掺杂二维氮化碳复合光催化剂的制备。本发明的有益效果是：该制备方法较为简单，制备条件容易控制，所制备的银掺杂二维片层状氮化碳复合光催化剂为绿色环保高性能催化剂，无污染，催化效率高，具有一定的应用价值。
【IPC分类】B01J27/24
【公开号】CN105562054
【申请号】CN201610018346
【发明人】李忠玉, 金杰, 王冠球, 梁倩, 徐松
【申请人】常州大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月12日