CN106492867B - g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法 - Google Patents
g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106492867B CN106492867B CN201610854385.7A CN201610854385A CN106492867B CN 106492867 B CN106492867 B CN 106492867B CN 201610854385 A CN201610854385 A CN 201610854385A CN 106492867 B CN106492867 B CN 106492867B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tio
- solution
- nanotube
- alcohol
- quantum dot
- 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.)
- Active
Links
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 20
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 7
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 6
- LTURHSAEWJPFAA-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound OS(O)(=O)=O.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 LTURHSAEWJPFAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 9
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 9
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012467 final product Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 2
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHWDEKKISLSVCL-UHFFFAOYSA-N N1=C(N)N=C(N)N=C1N.[S] Chemical compound N1=C(N)N=C(N)N=C1N.[S] GHWDEKKISLSVCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 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
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N glycolonitrile Natural products N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical compound FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及半导体材料领域，旨在提供一种g‑C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法。包括：硫酸水溶液滴加至三聚氰胺水溶液中制备三聚氰胺硫酸盐，热处理；产物分散于酸液中超声处理，黑暗环境中静置，产物洗涤干燥、研磨；再分散到浓氨水中后水热反应，产物分离洗涤并分散到无水乙醇中，获得g‑C3N4量子点；将锐钛矿‑金红石混晶型纳米TiO2粉与氢氧化钠水溶液反应，产物过滤清洗，干燥后在盐酸水溶液中浸泡；再分散到盐酸水醇溶液中，加入g‑C3N4量子点超声分散；旋转蒸发处理后过滤沉淀，并洗涤干燥，获得最终产物。本发明提高了g‑C3N4和其它材料的复合能力，产品具有较好复合均匀性和负载稳定性；具有大比表面积和高量子效率，能增加表面活性位点，提高光催化反应效率。
Description
技术领域
本发明是关于半导体材料领域，特别涉及g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法。
背景技术
半导体光催化技术具有低能耗、易操作、环境友好等突出优点，在环境治理和能源利用方面具有广阔的应用前景。TiO2因其无毒性，良好的化学稳定性、合适的能带位置和廉价性，在半导体光催化领域占有重要地位。然而，其较低的量子效率限制了实际应用，拓展光响应波长、促进光生载流子分离以提高材料量子效率一直是TiO2研究的重要方向。目前，已经发展了贵金属沉积、金属或非金属掺杂、染料敏化、半导体复合等方法来拓展TiO2的光谱响应范围和促进光生载流子分离与转移。其中，利用窄带隙半导体与TiO2复合，在增强复合光催化材料对可见光响应的同时，还可通过光生载流子在两种半导体间迁移实现电子、空穴有效分离，已成为高量子效率光催化材料研究的热点之一。另一方面，类石墨状氮化碳(g-C3N4)近年来因其特殊的物理化学性能，在太阳能利用、环境保护等领域显示了良好的应用前景，已引起广泛关注。g-C3N4能隙约为 2.7eV，只有碳、氮和少量的氢原子组成，是一种绿色的环保材料。g-C3N4制备简单，且化学稳定性好，理论上具有较大的比表面积。然而，事实上，通过高温聚合方法制备的纯相g-C3N4多为密实块体颗粒，层状结构团聚严重，比表面积较低，光生载流子分离能力较弱，光催化活性较差，限制了该材料的广泛应用。目前，主要研究集中在对块体g-C3N4进行纳米化或多孔化，以提高其光催化活性。
针对TiO2的对可见光缺乏响应以及块体g-C3N4存在的量子效率低、光催化活性不高等技术问题，本发明提出利用g-C3N4量子点对TiO2纳米管进行敏化，拓展TiO光响应波长；并通过半导体异质复合，利用光生载流子在这两种半导体间迁移实现电子、空穴有效分离，从而构建一种高量子效率的可见光催化材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，为克服现有技术不足提供一种g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法，包括如下步骤：
步骤A：在搅拌条件下，将0.2mol/L的硫酸水溶液逐滴加入至80℃、0.1mol/L的三聚氰胺水溶液中形成白色悬浮液，继续搅拌2h后获得沉淀；将沉淀过滤，先用蒸馏水洗涤三次，再用无水乙醇洗涤三次，在60℃干燥24h后获得三聚氰胺硫酸盐；
将三聚氰胺硫酸盐放入刚玉舟并置于管式炉中，在450℃热处理5h，控制升温速率为8℃/min；冷却至室温后，将黄色聚合产物研磨获得疏松g-C3N4颗粒，随后将其分散于酸液中超声处理6～8h；在黑暗环境中静置5～10h后，得到淡黄色沉淀；将沉淀过滤，先后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，经干燥、研磨，获得超细g-C3N4颗粒；将超细g-C3N4颗粒超声分散到质量分数为28％的浓氨水中得到分散体系；然后转移至水热反应釜进行水热反应，将反应得到的g-C3N4沉淀物离心分离后，洗涤至中性，并分散到无水乙醇中，获得g-C3N4量子点；
其中，硫酸与三聚氰胺的摩尔比为5:1～10:1；酸液由体积比为1:3～3:1的浓硫酸与浓硝酸配制而成，疏松g-C3N4颗粒在酸液中的质量百分比浓度为10～50％；分散体系中，超细g-C3N4颗粒的固含量为0.01～0.1％；水热反应温度为180～200℃，反应时间为24～48h；
步骤B：将锐钛矿-金红石混晶型纳米TiO2粉置于装有氢氧化钠水溶液的聚四氟乙烯高压反应釜中，反应后自然冷却至室温；将所得白色沉淀物过滤、清洗、干燥后浸入盐酸水溶液中，浸泡后将产物过滤，并先用去离子水清洗3次、再用无水乙醇清洗3次，获得锐钛矿-金红石混晶型TiO2纳米管；
其中，氢氧化钠水溶液浓度为10～15mol/L，纳米TiO2粉与氢氧化钠水溶液的质量比为1:100～1:10；反应温度为150～200℃，反应时间为24～40h；白色沉淀物与盐酸水溶液的质量比为1:100～1:20，盐酸水溶液浓度为0.2～0.5mol/L，浸泡时间为12～24h；
步骤C：将步骤B所得的锐钛矿-金红石混晶型TiO2纳米管分散到盐酸水醇溶液中，然后加入步骤A所得的g-C3N4量子点，超声分散1h；将混合液转移到旋转蒸发仪中处理后，过滤沉淀，并洗涤、干燥，获得g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管；
其中，TiO2纳米管与盐酸水醇溶液的质量比为1:20～1:10，g-C3N4量子点与TiO2纳米管的质量比为1:100～1:20；盐酸水醇溶液中水与醇的质量比为1:3～2:1，其pH值为3～6；旋转蒸发仪的转速为100转/min，处理温度为60～90℃，处理时间按混合液的蒸发量确定，使溶剂蒸发量为蒸发前溶液质量的50～75％。
本发明中，所述步骤A中，研磨是采用球磨工艺：球料比70:1，球磨速率500转/min，球磨时间4h。
本发明中，所述步骤C中，盐酸水醇溶液中的醇是甲醇、乙醇、异丙醇中至少一种。
本发明的实现原理：
本发明通过强酸分别对三聚氰胺、g-C3N4块体颗粒进行质子化，获得超细g-C3N4颗粒；然后在水热条件下，利用高浓度氨水对g-C3N4颗粒网络结构的解离作用进一步细化g-C3N4颗粒获得g-C3N4量子点。通过强碱对TiO2纳米粉的解离及后续TiO2纳米片卷曲作用制备了混晶型TiO2纳米管，利用TiO2纳米管表面丰富的羟基悬键与高活性 g-C3N4量子点在溶剂浓缩过程中复合，制备出具有较好复合均匀性和负载稳定性的 g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、解决了纯相g-C3N4烧结样致密、表面活性点少的问题，提高了g-C3N4和其它材料的复合能力，并利用TiO2纳米管表面丰富的羟基悬键，制备出具有较好复合均匀性和负载稳定性的g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管。
2、所制备的g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管具有大比表面积和高量子效率，增加了表面活性位点，在增强复合光催化材料对可见光响应的同时，还可通过光生载流子在两种半导体间迁移实现电子、空穴有效分离，从而降低了g-C3N4光生电子和空穴的复合机率，提高了光催化反应效率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法，包括如下步骤：
步骤A：在搅拌条件下，将0.2mol/L硫酸水溶液逐滴加入80℃、浓度为0.1mol/L 的三聚氰胺水溶液中形成白色悬浮液，继续搅拌2h后获得沉淀；将沉淀过滤，先用蒸馏水洗涤三次，再用无水乙醇洗涤三次，在60℃干燥24h后获得三聚氰胺硫酸盐。然后，将三聚氰胺硫酸盐放入刚玉舟并置于管式炉中，升温速率为8℃/min，450℃热处理 5h；冷却至室温后，将黄色聚合产物研磨获得疏松g-C3N4颗粒；随后将其分散于配制好的酸液中，并超声一定时间，接着置于黑暗环境中静置一段时间后得到淡黄色沉淀；将沉淀过滤，并用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤，经干燥、研磨，获得超细g-C3N4颗粒。最后，将超细g-C3N4颗粒超声分散到质量分数为28％的浓氨水中得到分散体系，并将其转移至水热反应釜进行水热反应，反应后将g-C3N4离心分离、洗涤至中性，并分散到无水乙醇中获得g-C3N4量子点。
其中，硫酸与三聚氰胺的摩尔比为5:1～10:1，酸液的成分与配比为浓硫酸与浓硝酸的体积比为1:3～3:1，疏松g-C3N4颗粒在酸液中分散的质量百分比浓度为10～50％，超声时间为6～8h，黑暗环境中静置时间为5～10h；超细g-C3N4颗粒在浓氨水体系中的固含量为0.01～0.1％；水热反应温度为180～200℃，反应时间为24～48h。
步骤B：将锐钛矿-金红石混晶型纳米TiO2粉置于装有一定量氢氧化钠水溶液的聚四氟乙烯高压反应釜中，反应一定时间后自然冷却至室温，将所得白色沉淀物过滤、清洗、干燥后浸入盐酸中，浸泡一定时间后，将产物过滤，并先用去离子水清洗3次、再用无水乙醇清洗3次，获得锐钛矿-金红石混晶型TiO2纳米管。
其中，氢氧化钠水溶液浓度为10～15mol/L，纳米TiO2粉与氢氧化钠水溶液的质量比为1:100～1:10，反应温度为150～200℃，反应时间为24～40h；白色沉淀物与盐酸水溶液的质量比为1:100～1:20，盐酸水溶液浓度为0.2～0.5mol/L，浸泡时间为12～24h。
步骤C：将TiO2纳米管分散到盐酸水醇溶液中，然后加入g-C3N4量子点，超声分散1h后将混合液转移到旋转蒸发仪中处理一定时间，最后将沉淀过滤、洗涤、干燥后获得 g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管。
其中，TiO2纳米管与盐酸水醇溶液的质量比为1:20～1:10，盐酸水醇溶液中水与醇的质量比为1:3～2:1，盐酸水醇溶液的pH值为3～6，g-C3N4量子点与TiO2纳米管的质量比为1:100～1:20；旋转蒸发仪转速为100转/min，处理温度为60～90℃，处理时间按混合液的蒸发量确定，溶剂蒸发量为蒸发前溶液质量的50～75％。
下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。分别通过8个实施例成功制得g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法，各实施例中的试验数据见下表1。
表1实施例数据表
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：在搅拌条件下，将0.2mol/L的硫酸水溶液逐滴加入至80℃、0.1mol/L的三聚氰胺水溶液中形成白色悬浮液，继续搅拌2h后获得沉淀；将沉淀过滤，先用蒸馏水洗涤三次，再用无水乙醇洗涤三次，在60℃干燥24 h后获得三聚氰胺硫酸盐；
将三聚氰胺硫酸盐放入刚玉舟并置于管式炉中，在450℃热处理5h，控制升温速率为8℃/min；冷却至室温后，将黄色聚合产物研磨获得疏松g-C3N4颗粒，随后将其分散于酸液中超声处理6~8h；在黑暗环境中静置5~10h后，得到淡黄色沉淀；将沉淀过滤，先后用蒸馏水和无水乙醇洗涤，经干燥、研磨，获得超细g-C3N4颗粒；将超细g-C3N4颗粒超声分散到质量分数为28%的浓氨水中得到分散体系；然后转移至水热反应釜进行水热反应，将反应得到的g-C3N4沉淀物离心分离后，洗涤至中性，并分散到无水乙醇中，获得g-C3N4量子点；
其中，硫酸与三聚氰胺的摩尔比为5:1~10:1；酸液由体积比为1:3~3:1的浓硫酸与浓硝酸配制而成，疏松g-C3N4颗粒在酸液中的质量百分比浓度为10~50%；分散体系中，超细g-C3N4颗粒的固含量为0.01~0.1%；水热反应温度为180~200℃，反应时间为24~48h；
步骤B：将锐钛矿-金红石混晶型纳米TiO2粉置于装有氢氧化钠水溶液的聚四氟乙烯高压反应釜中，反应后自然冷却至室温；将所得白色沉淀物过滤、清洗、干燥后浸入盐酸水溶液中，浸泡后将产物过滤，并先用去离子水清洗3次、再用无水乙醇清洗3次，获得锐钛矿-金红石混晶型TiO2纳米管；
其中，氢氧化钠水溶液浓度为10~15mol/L，纳米TiO2粉与氢氧化钠水溶液的质量比为1:100~1:10；反应温度为150~200℃，反应时间为24~40h；白色沉淀物与盐酸水溶液的质量比为1:100~1:20，盐酸水溶液浓度为0.2~0.5mol/L，浸泡时间为12~24h；
步骤C：将步骤B所得的锐钛矿-金红石混晶型TiO2纳米管分散到盐酸水醇溶液中，然后加入步骤A所得的g-C3N4量子点，超声分散1h；将混合液转移到旋转蒸发仪中处理后，过滤沉淀，并洗涤、干燥，获得g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管；
其中，TiO2纳米管与盐酸水醇溶液的质量比为1:20~1:10，g-C3N4量子点与TiO2纳米管的质量比为1:100~1:20；盐酸水醇溶液中水与醇的质量比为1:3~2:1，其pH值为3~6；旋转蒸发仪的转速为100转/min，处理温度为60~90℃，处理时间按混合液的蒸发量确定，使溶剂蒸发量为蒸发前溶液质量的50~75%；
所述步骤A中，研磨是采用球磨工艺：球料比70:1，球磨速率500转/min，球磨时间4h；所述步骤C中，盐酸水醇溶液中的醇是甲醇、乙醇、异丙醇中至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610854385.7A CN106492867B (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610854385.7A CN106492867B (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106492867A CN106492867A (zh) | 2017-03-15 |
| CN106492867B true CN106492867B (zh) | 2019-10-11 |
Family
ID=58291128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610854385.7A Active CN106492867B (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106492867B (zh) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107525838B (zh) * | 2017-08-28 | 2019-06-28 | 浙江理工大学 | 一种氮化碳量子点修饰的石墨烯-氧化锌纳米管阵列传感材料的制备方法 |
| CN107715882B (zh) * | 2017-10-24 | 2019-12-17 | 中北大学 | 碳点杂化多面体镍氧化物光催化剂的制备方法 |
| CN108193220B (zh) * | 2017-12-29 | 2020-05-12 | 吉林大学 | 一种CQDs/GCNNs/Fe2-xTixO3/FTO光阳极的制备方法 |
| CN108772094A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-09 | 重庆交通大学 | 一种氮化碳量子点/二氧化钛溶胶及其制备方法 |
| CN109046421B (zh) * | 2018-07-24 | 2019-06-28 | 山东科技大学 | 一种利用季铵碱制备c,n共掺杂纳米管/棒催化材料的方法 |
| CN110002414B (zh) * | 2019-03-22 | 2021-03-23 | 张家港市东大工业技术研究院 | 一种多孔氮化碳纳米管的制备方法 |
| CN111074290A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-04-28 | 华南师范大学 | 石墨相氮化碳基二氧化钛复合修饰电极及其制备方法和光催化氧化亚硫酸钠制氢的方法 |
| CN111732138B (zh) * | 2020-06-30 | 2021-11-12 | 河海大学 | 一种氮掺杂碳点/钛酸纳米管复合材料及其制备方法 |
| CN112090445B (zh) * | 2020-08-20 | 2023-06-13 | 德华兔宝宝装饰新材股份有限公司 | 一种g-C3N4/TiO2纳米复合物表面包覆壳聚糖甲醛去除剂的制备方法及应用 |
| CN114652686A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-06-24 | 西南大学 | 负载罗米地辛有声动力效果的异质结纳米粒子的制备 |
| CN115318329B (zh) * | 2022-08-31 | 2023-12-19 | 陕西科技大学 | 氮化碳量子点/(001)面暴露的二氧化钛/碳化钛MXene及制备方法和应用 |
| CN116212918B (zh) * | 2022-12-28 | 2024-09-03 | 四川启睿克科技有限公司 | 一种cabi@c3n4异质结催化剂及其制备方法和应用 |
| CN116174006B (zh) * | 2023-02-13 | 2023-09-15 | 徐州工程学院 | 一种前驱体预处理改性氮化碳催化材料的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005041742A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Nissan Motor Co Ltd | 水素吸蔵材料、水素貯蔵装置、水素貯蔵システム、燃料電池車両、及び水素吸蔵材料の製造方法 |
| CN105817253A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-08-03 | 中国计量大学 | 石墨相氮化碳纳米片/二氧化钛纳米管阵列光催化材料的制备方法 |
-
2016
- 2016-09-27 CN CN201610854385.7A patent/CN106492867B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005041742A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Nissan Motor Co Ltd | 水素吸蔵材料、水素貯蔵装置、水素貯蔵システム、燃料電池車両、及び水素吸蔵材料の製造方法 |
| CN105817253A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-08-03 | 中国计量大学 | 石墨相氮化碳纳米片/二氧化钛纳米管阵列光催化材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| g-C3N4 quantum dots: direct synthesis, upconversion properties and photocatalytic application;Wanjun Wang, et al.;《Chemical Communications》;20140709;第50卷(第70期);第10148-10150页 * |
| Synthesis of graphitic carbon nitride by directly heating sulfuric acid treated melamine for enhanced photocatalytic H2 production from water under visible light;Hongjian Yan et al.;《International journal of hydrogen energy》;20111020;第37卷;第125-133页 * |
| TiO2纳米管状结构的可控制备及形成机理研究;王洪芬等;《山东科技大学学报自然科学版》;20140831;第33卷(第4期);第27-32页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106492867A (zh) | 2017-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106492867B (zh) | g-C3N4量子点敏化TiO2纳米管的制备方法 | |
| CN104307552B (zh) | TiO2/g‑C3N4复合可见光催化剂的制备方法 | |
| CN105502286B (zh) | 一种多孔纳米NiFe2O4的制备方法 | |
| CN106492854B (zh) | 利用两步法制备具有光催化性能的复合型纳米Ag3PO4/TiO2材料及方法和应用 | |
| CN102974373B (zh) | 一种可见光光催化材料制备方法 | |
| CN102145280B (zh) | 稻壳活性炭/二氧化硅/二氧化钛复合材料的制备方法 | |
| CN105817253B (zh) | 石墨相氮化碳纳米片/二氧化钛纳米管阵列光催化材料的制备方法 | |
| CN105600828B (zh) | 一种多孔纳米CuFe2O4的制备方法 | |
| CN104591301B (zh) | 一种多孔纳米CoFe2O4的制备方法 | |
| CN105664950B (zh) | 一种多孔纳米ZnFe2O4的制备方法 | |
| CN101791548A (zh) | 一种可见光催化剂BiVO4及其制备方法 | |
| CN102001835B (zh) | 一种改性玻璃微珠的制备方法 | |
| CN105312051A (zh) | 一种纳米金-介孔二氧化硅复合纳米管及其制备和应用 | |
| CN103894218A (zh) | 一种氮、氟共掺杂二氧化钛介孔微球光催化材料及其制备方法 | |
| CN107876074A (zh) | g‑C3N4纳米颗粒/花状BiOI复合材料的制备方法 | |
| CN109317184A (zh) | 双功能β-FeOOH/eg-C3N4复合纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN106807411A (zh) | 一种铁酸镧掺杂溴化银复合光催化剂的制备方法 | |
| CN102718256B (zh) | 粒径可调的二氧化钛微球的制备方法 | |
| CN109133144A (zh) | 一种单分散超小粒径二氧化铈纳米晶的制备方法 | |
| CN103754929B (zh) | TiO2/InVO4复合多孔微球的制备方法 | |
| CN108295897B (zh) | 一种复合可见光光催化剂Ag2CO3/TiO2/UIO-66-(COOH)2及有机物降解应用 | |
| CN107321359B (zh) | 一种羟基锡酸铁/石墨烯复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN109354061A (zh) | 一种单分散超小粒径二氧化钛纳米晶的制备方法 | |
| CN110327959A (zh) | 一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法 | |
| CN104258891A (zh) | 一种金红石晶型纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | 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 |