使其充分混合，然后轉(zhuǎn)入50mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，140°C反應(yīng)36h。將所得產(chǎn)物離心分離，產(chǎn)物60°C真空干燥后放入管式爐中，通入高純度的氮氣，600°C煅燒5h，得到高比表面積介孔碳樣品；
[0023](2)介孔氮化碳的制備:稱取0.3g步驟(I)制備的模板介孔碳和3g的三聚氰胺，加入1mL甲醇溶液超聲分散30min，使三聚氰胺充分進入介孔碳的孔道中，55°C烘干后放入管式爐中，在氮氣氣氛下，550°C煅燒3h。得到的介孔碳和氮化碳復(fù)合物(C-C3N4)后在空氣中500°C煅燒3h，除去介孔碳，得到高比表面積介孔氮化碳(Hipg-C3N4)。
[0024]經(jīng)掃描電子顯微鏡對C-C3N4和mpg-C3N4光催化劑的形貌進行了表征，如圖1所不片狀的g_C3N4包裹在顆粒狀的介孔碳周圍，但顯然包裹的不均勻，也有一部分沒有包裹上.除去介孔碳后的Hipg-C3N4是呈片狀排布，可以看出除碳后的C3N4呈薄片狀，具有較大的比表面積。利用X-射線衍射對光催化劑樣品的物相進行了分析，如圖2所示，可以看出產(chǎn)物有兩個明顯的特征峰.其中27.5°處的衍射峰最強，是芳香物的層間堆積特征峰，晶面指數(shù)標(biāo)記為
(002)，其對應(yīng)的層間距為d = 0.324說明產(chǎn)物具有類似石墨的層狀結(jié)構(gòu)，是類石墨結(jié)構(gòu)的層內(nèi)堆積。另一個衍射峰出現(xiàn)在13.2°處，該峰屬于類石墨結(jié)構(gòu)的層間堆積，也是melon類物質(zhì)的特征峰，對應(yīng)3-s-三嗪結(jié)構(gòu)的氮孔間距為d = 0.670nm，晶面指數(shù)標(biāo)記為(100)。該間距稍小于單個3-s-三嘆結(jié)構(gòu)單元的氮孔間距(d = 0.73nm)，這可能是由于該平面結(jié)構(gòu)存在小的傾斜角，使氮孔突顯出來的緣故。Hipg-C3N4雖然具有相同的特征峰，但明顯峰變?nèi)踝儗捔?，可見結(jié)晶度降低。猜測可能是高溫除碳時，使C/N比發(fā)生了變化，破壞了結(jié)晶。從圖3a中等溫線的形狀看，出現(xiàn)了滯后環(huán)，可見復(fù)合物C-C3N4是存在孔結(jié)構(gòu).在較高的壓力下，N2的吸附量才有比較明顯的躍升，說明液氮在此時的介孔孔道內(nèi)部發(fā)生了毛細(xì)凝聚現(xiàn)象，導(dǎo)致吸附量劇增。等溫曲線中吸附量劇增時的相對壓力較高也說明了形成的介孔結(jié)構(gòu)孔徑較大，而孔徑分布圖也顯示，存在的孔結(jié)構(gòu)非常不均勻，可能是由于C3N4覆蓋了大部分介孔碳的孔道，同時導(dǎo)致比表面積大幅度降低。圖3b是除去介孔碳之后，得到的C3N4仍具有孔結(jié)構(gòu)，且孔徑分布較為均勻，樣品的比表面積得到很大的提升，孔徑也更加小，更加均勻。這進一步說明了以介孔碳為模板制備介孔氮化碳的可行C^g-CsNhC-CsA和mpg-C3N4的光催化性能是通過300W氙燈提供的可見光照射下降解羅丹明B(RhB)溶液來衡量的，具體的實驗過程如下:稱取10mg光催化劑加到10mL 10mg/L的RhB染料中，將配好的溶液置于暗處攪拌分散30min使其達到吸附平衡。然后將溶液進行光催化反應(yīng)，每隔一定時間取約5mL的溶液，離心過濾掉催化劑，用紫外分光光度計來測量溶液中殘留的RhB吸光度。g-C3N4、C-C3N4和Hipg-C3N4的光催化性能如圖4所示，其結(jié)果表明mpg-C3N4光催化劑光催化性能明顯優(yōu)于g_C3N4和C-C3N4在可見光下的光催化性能。
[0025]實施實例2:本發(fā)明一種介孔氮化碳光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0026](I)用20mL 0.1M的HCl溶解聚醚P123和聚醚F127的混合物，再加入2g β-環(huán)糊精，攪拌lh，使其充分混合，然后轉(zhuǎn)入50mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中。130°C反應(yīng)40h，將所得產(chǎn)物離心分離，產(chǎn)物60°C真空干燥后放入管式爐中，通入高純度的氮氣，700°C煅燒3h，得到高比表面積介孔碳樣品；
[0027](2)介孔氮化碳的制備:稱取0.3g步驟(I)制備的模板介孔碳和2g的三聚氰胺，加入1mL乙醇溶液超聲分散30min，使三聚氰胺充分進入介孔碳的孔道中，60°C烘干后放入管式爐中，在氮氣氣氛下，550°C煅燒4h。得到的介孔碳和氮化碳復(fù)合物后在空氣中600°C煅燒2h，除去介孔碳，得到高比表面積介孔氮化碳光催化劑。
[0028]實施實例3:本發(fā)明一種介孔氮化碳光催化劑的制備方法，包括如下步驟:
[0029](I)用20mL 0.1M的HCl溶解聚醚P123和聚醚F127的混合物，再加入2g β-環(huán)糊精，攪拌I.5h，使其充分混合，然后轉(zhuǎn)入50mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中。120°C反應(yīng)40h，將所得產(chǎn)物離心分離，產(chǎn)物60°C真空干燥后放入管式爐中，通入高純度的氮氣，650°C煅燒4h，得到高比表面積介孔碳樣品；
[0030](2)介孔氮化碳的制備:稱取0.3g步驟(I)制備的模板介孔碳和4g的三聚氰胺，加入1mL乙醇溶液超聲分散30min，使三聚氰胺充分進入介孔碳的孔道中，70°C烘干后放入管式爐中，在氮氣氣氛下，550°C煅燒4h。得到的介孔碳和g-C3N4復(fù)合物后在空氣中500°C煅燒3h，除去介孔碳，得到高比表面積介孔氮化碳光催化劑。
【主權(quán)項】
1.一種介孔氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)制備模板介孔碳:用20mL0.1M的酸溶液溶解聚醚Pl23和聚醚Fl27的混合物，再加入2gi3-環(huán)糊精，攪拌I?1.5h，使其充分混合，然后轉(zhuǎn)入50mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓反應(yīng)釜中。100?180°C反應(yīng)30?40h。將所得產(chǎn)物離心分離，產(chǎn)物50?80°C真空干燥后放入管式爐中，通入高純度的惰性氣體，600?800°C煅燒3?5h，得到高比表面積介孔碳； (2)介孔氮化碳的制備:稱取0.3g步驟(I)制備的模板介孔碳和一定量的三聚氰胺，加入1mL醇溶液超聲分散10?30min，使三聚氰胺充分進入介孔碳的孔道中，50?80 °C烘干后放入管式爐中，在氮氣氣氛下，500?600°C煅燒3?5h。得到的介孔碳和氮化碳復(fù)合物在空氣中500?700°C煅燒2?4h，除去介孔碳，得到高比表面積介孔氮化碳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介孔氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于步驟(I)中聚醚P123與聚醚F127的質(zhì)量比為3:5?3:10，且所述的酸溶液為鹽酸或硝酸中的任一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的介孔氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于步驟(2)中介孔碳與三聚氰胺的質(zhì)量比為3:40?3:20，且所述的醇為甲醇或乙醇中的任一種。4.一種介孔氮化碳光催化劑，其特征在于:所述介孔氮化碳光催化劑根據(jù)權(quán)利要求1?3中任意一項所述的制備方法所制得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種介孔氮化碳光催化劑及其制備方法，屬于光催化領(lǐng)域。其主要特征是利用介孔碳為模板制備介孔氮化碳，能夠簡單易脫除模板劑，并對制備的介孔氮化碳影響較小，介孔氮化碳具有較高的比表面積。制備步驟為：①聚醚型聚合物為模板劑，以β-環(huán)糊精為碳源，通過低溫聚合、高溫煅燒得到介孔碳；②利用①所制備的介孔碳為模板，高溫?zé)峋酆先矍璋泛螅ソ榭仗寄０?，制得高比表面積的介孔氮化碳。該方法工藝簡單，成本低廉，制備的介孔氮化碳光催化劑具有較高的可見光催化活性。
【IPC分類】B01J27/24
【公開號】CN105597803
【申請?zhí)枴緾N201510937163
【發(fā)明人】段芳, 張風(fēng)麗, 王蓬鵬, 汪曉鳳, 談婷婷, 倪忠斌, 陳明清
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月14日