CN108126725B - 表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料及其制备方法和应用 - Google Patents
表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料及其制备方法和应用,制备方法包括以下步骤：将前驱物从室温升温至550～650℃，在该温度下保温4～6个小时后，降至室温，得到类石墨相氮化碳光催化剂材料，将类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体中处理4～30分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，本发明的制备方法得到的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料可到达比表面积130m2g‑1，孔体积为0.43cc g‑1；对于未处理的类石墨相氮化碳光催化剂材料，在10分钟内降解罗丹明的效率是25％，而本发明的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料在10分钟内光降解罗丹明的效率达到75％。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料与光催化技术领域，具体来说涉及一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料及其制备方法和应用。
背景技术
环境污染和能源危机日益成为当今社会关注的两个重大问题。近年来，类石墨相氮化碳作为一种新型的重要有机光催化材料而广受关注，由于类石墨相氮化碳特殊的半导体结构(Eg≈2.7eV)，热力学和化学稳定性、优秀的光电性能以及原料易得、低成本和环境友好无毒性等诸多优点，从而在很多领域都表现出潜在应用价值，包括光分解水制氢、降解有机污染物等；但是，大量的研究发现，高电子-空穴复合率，低可见光利用率，低比表面积，低电子传输效率和易团聚的形貌限制了其在光催化领域的应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，本发明的另一目的是提供一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，本发明还提供了一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料在光催化领域的应用。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将前驱物从室温20～25℃升温至550～650℃，在该温度下保温4～6个小时后，降至室温20～25℃，得到类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，所述前驱物为尿素、硫脲、氰胺、双氰胺和三聚氰胺中的任意一种或以任意比例混合的多种；
在所述1)中，所述前驱物的升温速度为1～3℃/min。
在所述1)中，从550～650℃降温至室温20～25℃的降温速度为1～3℃/min。
2)将步骤1)所得的类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体中处理4～30分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，所述低温等离子体为介质阻挡放电等离子体，介质阻挡放电等离子体的放电气体为大气压空气，介质阻挡放电等离子体的输入电压为30～100V，输入电流为1～3A。
在所述2)中，将所述类石墨相氮化碳光催化剂材料放置在低温等离子体放电装置内以实现在低温等离子体中处理，低温等离子体放电装置的电流频率为5～25KHz。
一种上述制备方法得到的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料。
在上述技术方案中，所述表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的比表面积为120～130m2g-1。
在上述技术方案中，所述表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的孔体积为0.4～0.45cc g-1。
一种上述表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料在光催化领域的应用。
在上述技术方案中，所述表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料10分钟内光降解罗丹明的降解效率至少为75％。
相比于现有技术，本发明的制备方法可在较短时间内降低表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的电子-空穴复合率，该制备方法得到的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料可到达比表面积130m2g-1，孔体积为0.43cc g-1；对于未处理的类石墨相氮化碳光催化剂材料，在10分钟内降解罗丹明的效率是25％，而本发明的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料在10分钟内光降解罗丹明的效率达到75％，提高了200％。
附图说明
图1为低温等离子体放电装置的结构示意图，其中，1为高压电源，2为电极片，3为石英玻璃片，4为样品；
图2为实施例2中类石墨相氮化碳光催化剂材料和表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的XRD图，其中，曲线1为表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，曲线2为类石墨相氮化碳光催化剂材料；
图3为实施例3中类石墨相氮化碳光催化剂材料和表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的FTIR图，其中，曲线1为表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，曲线2为类石墨相氮化碳光催化剂材料；
图4(a)为实施例4中类石墨相氮化碳光催化剂材料和表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的XPS图；图4(b)为图4(a)C 1s键合峰的局部放大图；图4(c)为图4(a)N 1s键合峰的局部放大图，其中，曲线1为表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，曲线2为类石墨相氮化碳光催化剂材料；
图5为实施例5中类石墨相氮化碳光催化剂材料和表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的氮气吸附曲线图，其中，曲线1为表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，曲线2为类石墨相氮化碳光催化剂材料；
图6(a)实施例6中类石墨相氮化碳光催化剂材料和表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的吸收光谱图；图6(b)实施例6中类石墨相氮化碳光催化剂材料和表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的发射光谱图，其中，曲线1为表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，曲线2为类石墨相氮化碳光催化剂材料；
图7为实施例7中类石墨相氮化碳光催化剂材料和表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的光降解罗丹明性能图，其中，曲线1为表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，曲线2为类石墨相氮化碳光催化剂材料。
具体实施方式
等离子体中具有一定能量分布高能粒子在与氮化碳材料表面撞击时会将能量传递给材料表面的原子，引发一系列物理和化学过程。一些粒子还会注入到材料表面引起碰撞、散射、激发、重排、异构、缺陷、晶化及非晶化，从而改变材料的表面基团和缺陷性能，实现对类石墨相氮化碳光催化剂材料的表面改性。据我们所知，目前还没有相关采用等离子体改性氮化碳表面性能的报道。大气压空气：压强为标准大气压，介质为空气。
在本发明的具体实施方式中，尿素原料购买于上海阿拉丁生化科技股份有限公司购买，纯度为分析纯。硫脲购买自Macklin(AR,99％)；氰胺为单氰胺，购买自Macklin(50％水溶液，含0.1％甲酸稳定剂)；双氰胺为二氰二胺(AR)，购买自Macklin；三聚氰胺购买自Macklin(99％)。氮气吸附曲线图的测试仪器为全自动比表面和孔径分布分析仪(KangtaAUTOSORB-1，美国)；光降解罗丹明性能图的测试仪器为紫外可见光分光光度计(TU-1901，中国)。
在本发明中，低温等离子体为介质阻挡放电等离子体。在下述实施例中，介质阻挡放电等离子体通过购买自南京苏曼电子有限公司的低温等离子体放电装置(型号为CTP-2000K)产生。低温等离子体放电装置的结构如图1所示，1为产生低温等离子体放电的高压电源，2为电极片，3为厚度2.5mm的石英玻璃片，4为样品。两片石英玻璃片在竖直方向上下平行放置，位于上方石英玻璃片的下表面与位于其下方石英玻璃片的上表面的距离为8mm，且在2片石英玻璃片的上下两侧分别安装有一电极片2，电极片2均与高压电源1电连接。在使用时，样品4放置于位于下方石英玻璃片的上表面，开启高压电源，将电压调至30～100V，电流调至1～3A，频率调至5～25KHz，放电气体为大气压空气，在此条件下放电处理4～30分钟，最后得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，烧结前驱物的装置为马弗炉。
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将前驱物置于刚玉坩埚中，在马弗炉中从室温20～25℃以2℃/min的升温速度升温至550℃，在该温度下保温4个小时后，以2℃/min的降温速度降至室温20～25℃，得到的淡黄色粉末即为类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，前驱物为尿素；
2)将步骤1)所得的类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体放电装置内处理5分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，介质阻挡放电等离子体的输入电压为100V，输入电流为2.5A，电源频率为6KHz。
实施例2
一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将前驱物置于刚玉坩埚中，在马弗炉中从室温20～25℃以2℃/min的升温速度升温至600℃，在该温度下保温5个小时后，以2℃/min的降温速度降至室温20～25℃，得到类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，前驱物为尿素、硫脲、氰胺、双氰胺和三聚氰胺的混合物，尿素、硫脲、氰胺、双氰胺和三聚氰胺的质量比为1：1：1：1：1。
2)将步骤1)所得的类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体放电装置内处理10分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，介质阻挡放电等离子体的输入电压为90V，输入电流为1A，电源频率为25KHz。由图2可知，等离子体处理后的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的XRD衍射峰并没有发生明显改变，说明材料的结构没发生变化。
实施例3
一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将前驱物置于刚玉坩埚中，在马弗炉中从室温20～25℃以2℃/min的升温速度升温至650℃，在该温度下保温6个小时后，以2℃/min的降温速度降至室温20～25℃，得到类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，所述前驱物为尿素、硫脲、氰胺和三聚氰胺的混合物，尿素、硫脲、氰胺和三聚氰胺的质量比为1：1：1：1。
2)将步骤1)所得的类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体放电装置内处理15分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，介质阻挡放电等离子体的输入电压为80V，输入电流为2A，电源频率为15KHz。由图3可知，类石墨相氮化碳光催化剂材料(g-C3N4)与表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料具有相似的化学结构。
实施例4
一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将前驱物置于刚玉坩埚中，在马弗炉中从室温20～25℃以2℃/min的升温速度升温至600℃，在该温度下保温4个小时后，以2℃/min的降温速度降至室温20～25℃，得到类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，所述前驱物为硫脲、氰胺、双氰胺和三聚氰胺的混合物，硫脲、氰胺、双氰胺和三聚氰胺的质量份的比为1：2：3：4。
2)将步骤1)所得的类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体放电装置内处理5分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，介质阻挡放电等离子体的输入电压为100V，输入电流为3A，电源频率为20KHz。由图4(a)～4(c)可知，类石墨相氮化碳光催化剂材料与表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的表面具有相似的化学态和成份。然而值得注意的是，等离子体处理后样品(表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料)的N 1s键合峰发生了右移动，如图4(c)所示，说明等离子体作用过程在样品表面产生了缺陷或引入了新的基团。
实施例5
一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将前驱物置于刚玉坩埚中，在马弗炉中从室温20～25℃以2℃/min的升温速度升温至620℃，在该温度下保温5个小时后，以2℃/min的降温速度降至室温20～25℃，得到类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，所述前驱物为尿素、氰胺、双氰胺和三聚氰胺的混合物，尿素、氰胺、双氰胺和三聚氰胺的质量比为2：1：3：1。
2)将步骤1)所得的类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体放电装置内处理20分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，介质阻挡放电等离子体的输入电压为60V，输入电流为1A，电源频率为10KHz。类石墨相氮化碳光催化剂材料与表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的比表面积和孔径如表1所示。由图5和表1可知，等离子体处理后样品(表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料)的比表面积明显增大，由58.5m2g-1增大到130.4m2g-1，增大了1.23倍；同时，表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的孔径也有一定提升，由0.33增大到0.43cc g-1。
表1实施例5中类石墨相氮化碳光催化剂材料与表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的比表面积和孔径。
实施例6
一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将前驱物置于刚玉坩埚中，在马弗炉中从室温20～25℃以2℃/min的升温速度升温至570℃，在该温度下保温6个小时后，以2℃/min的降温速度降至室温20～25℃，得到类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，所述前驱物为尿素、硫脲、双氰胺和三聚氰胺的混合物，尿素、硫脲、双氰胺和三聚氰胺的质量比为4：2.5：1：1。
2)将步骤1)所得的类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体放电装置内处理25分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，介质阻挡放电等离子体的输入电压为50V，输入电流为3A，电源频率为15KHz。由图6(a)可知，等离子体处理对样品的带隙宽度并无影响。从图6(b)的发射光谱可知，等离子体处理后的样品的发射强度要低于未处理的样品，说明等离子体处理产生的表面缺陷可以降低电子-空穴的复合几率。
实施例7
一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将前驱物置于刚玉坩埚中，在马弗炉中从室温20～25℃以2℃/min的升温速度升温至640℃，在该温度下保温6个小时后，以2℃/min的降温速度降至室温20～25℃，得到类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，所述前驱物为尿素和三聚氰胺的混合物，尿素和三聚氰胺的质量比为1：7。
2)将步骤1)所得的类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体放电装置内处理30分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，介质阻挡放电等离子体的输入电压为40V，输入电流为2A，电源频率为9KHz。由图7可知，等离子体处理过的样品的光降解效率是未处理样品的3倍。对于未处理的光催化剂样品(类石墨相氮化碳光催化剂材料)，经过10分钟光降解罗丹明的效率为25％，而经过等离子体处理后的样品(表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料)经过10分钟光降解罗丹明的效率为75％。因此，本发明的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料可明显提高降解有机污染物的光催化性能。
通过调节本技术方案的温度、升降温速度、前驱物配方、保温时间以及低温等离子体放电装置处理电流、电压和频率，均可获得与上述实施例基本一致的性质。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将前驱物从室温20～25℃升温至550～650℃，在该温度下保温4～6个小时后，降至室温20～25℃，得到类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，所述前驱物为尿素、硫脲、氰胺、双氰胺和三聚氰胺中的任意一种或以任意比例混合的多种；
2)将步骤1)所得的类石墨相氮化碳光催化剂材料在低温等离子体中处理4～30分钟，得到表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其中，所述低温等离子体为介质阻挡放电等离子体，介质阻挡放电等离子体的放电气体为大气压空气，介质阻挡放电等离子体的输入电压为30～100V，输入电流为1～3A。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，所述前驱物的升温速度为1～3℃/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中，从550～650℃降温至室温20～25℃的降温速度为1～3℃/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤2)中，将所述类石墨相氮化碳光催化剂材料放置在低温等离子体放电装置内以实现在低温等离子体中处理，低温等离子体放电装置的电流频率为5～25KHz。
5.如权利要求1～4中任意一项所述制备方法得到的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料。
6.根据权利要求5所述的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其特征在于，该材料的比表面积为120～130m2g-1。
7.根据权利要求5所述的表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料，其特征在于，该材料的孔体积为0.4～0.45cc g-1。
8.如权利要求6或7所述表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料在光催化领域的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述表面改性类石墨相氮化碳光催化剂材料10分钟内光降解罗丹明的效率至少为75％。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101205608A (zh) * | 2006-12-22 | 2008-06-25 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 纳米多晶氮化碳薄膜的制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101205608A (zh) * | 2006-12-22 | 2008-06-25 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 纳米多晶氮化碳薄膜的制备方法 |
| JP2012176865A (ja) * | 2011-02-25 | 2012-09-13 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 窒化炭素及び窒化炭素の製造方法 |
| CN104722323A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-06-24 | 辽宁石油化工大学 | 一种硫掺杂石墨相氮化碳光催化剂及其在光催化降解tcp反应及光催化制氢气反应中的应用 |
| CN104874414A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-09-02 | 辽宁石油化工大学 | 大比表面积石墨相氮化碳光催化剂及其在光催化降解tcp反应及光催化制氢气反应中应用 |
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