CN110201704A - 一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法 - Google Patents
一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110201704A CN110201704A CN201910614855.6A CN201910614855A CN110201704A CN 110201704 A CN110201704 A CN 110201704A CN 201910614855 A CN201910614855 A CN 201910614855A CN 110201704 A CN110201704 A CN 110201704A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sic
- carbonitride
- protonation
- composite material
- ceramic matrix
- 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.)
- Pending
Links
- 230000005588 protonation Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 title claims abstract description 23
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims abstract description 15
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 23
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 106
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 8
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 7
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RGCKGOZRHPZPFP-UHFFFAOYSA-N alizarin Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=C(O)C(O)=CC=C3C(=O)C2=C1 RGCKGOZRHPZPFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- 239000001044 red dye Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910021431 alpha silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 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
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 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
-
- 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
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种质子化氮化碳－β－SiC复合材料的制备方法，其包括以下步骤：制备g－C3N4/β－SiC；将三聚氰胺、β－SiC放入装有甲醇的烧瓶中，在室温下搅拌混合均匀，蒸馏回收甲醇，得粉末样品；对粉末样品进行加热得g－C3N4/β－SiC；将g－C3N4/β－SiC加入浓盐酸中，室温下进行搅拌，待搅拌完毕，抽滤并洗涤，干燥得质子化氮化碳－β－SiC(质子化g－C3N4/β－SiC)。本发明的有益效果为：本发明使用纳米级β－SiC为掺杂原料之一，成功制备了一种质子化氮化碳－β－SiC(质子化g－C3N4/β－SiC)复合材料，该材料具有较大的比表面积，均匀疏松的形貌结构和优异的异质结构造，能有效抑制光电子/空穴对的重组，使得复合材料的能带隙适度变宽，从而促进光生载流子的迁移速率，有效地提高了材料的光催化活性。
Description
技术领域
本发明涉及化合物合成技术领域，具体涉及一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法。
背景技术
半导体材料的开发被认为是生产可再生能源和减少环境污染的有效方法之一，多年来发展性能优异，成本低廉，高效利用太阳能的半导体光催化剂是人们关注的研究前沿。其中g-C3N4由于具有良好的可见光响应性质，较好的热稳定性、制备简单且能直接利用太阳能而引起了人们的广泛关注。然而g-C3N4比表面积小，可见光响应范围窄，光生电子空穴对易重组的缺陷制约了其进一步应用。为此人们开发了多种改性提质方法，如模板法、掺杂法与其它半导体复合构建异质结法、质子化方法等，且在提高g-C3N4等光催化剂的光生电子/空穴对的分离效率方面取得了不少进展，尤其值得关注的是，质子化修饰g-C3N4并调节其电子带隙的策略依然具有一定的价值。
最近，基于β-SiC和g-C3N4的能带排列较好的匹配，能够形成异质结，并为分离和传输光生电子/空穴对提供了合适的驱动力的认知基础，黄丰等报道了g-C3N4/SiC复合材制备并应用于光催化产氢性能的研究，获得了有意义的结果。但由于其采用的SiC为商业购买的微米级粉体，其晶型为α-SiC和β-SiC的混合相，并未有效开发利用纳米级的纯晶相β-SiC复合材料的制备及其光催化性能，而纳米化是提高光催化剂比表面积，进行形貌调控，调整电子特性以及表面功能化改性的重要途径之一，鉴于此，开发纳米级的纯晶相β-SiC复合材料的制备方法及其光催化性能依然具有潜在的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米级的纯晶相β-SiC为半导体材料之一，并主要采用质子化掺杂改性制备出质子化氮化碳-β-SiC复合材料的方法。
一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备g-C3N4/β-SiC；将三聚氰胺、β-SiC放入装有甲醇的烧瓶中，在室温下搅拌混合均匀，蒸馏回收甲醇，得粉末样品；对粉末样品进行加热得g-C3N4/β-SiC；
(2)将g-C3N4/β-SiC加入浓盐酸中，室温下进行搅拌，待搅拌完毕，抽滤并洗涤，干燥得质子化氮化碳-β-SiC。
β-SiC的制备方法为：将摩尔比为10：1的硅酸钠和硝酸铁溶于少量的去离子水中，加入灰分为0.1％-0.3％的太西煤，且太西煤的加入量与硅酸钠的摩尔比为5：1，在温度为90℃的条件下，搅拌进行反应；直至反应物变为粘稠形成凝胶，然后干燥、粉碎得碳化硅前驱体；将碳化硅前驱体放入高温管式炉中，氩气气氛下，以3℃/min的升温速率升至1000℃，再以2℃/min的升温速率升至1450℃，保温5h，然后以3℃/min的速率降至室温，得碳化硅粗产品。
将碳化硅粗产品置于700℃的马弗炉中焙烧3h，除去未反应完全的碳，然后用体积比为2：3的氢氟酸和盐酸的混合物浸泡并搅拌12h，除去样品中的其它杂质，水洗，离心，干燥得纳米级纯晶型β-SiC。
g-C3N4的制备：将10g三聚氰胺放置于坩埚内，以2℃/min的升温速率升温至350℃，保温1h，再以5℃/min的升温速率升温至520℃，保温2h，自然降温至室温，得g-C3N4。
将g-C3N4加入到浓盐酸中，室温下强力搅拌3h，抽滤，用无水乙醇、无离子水依次进行洗涤，再温度为100-110℃下干燥得质子化g-C3N4。
进一步地，步骤(1)中，三聚氰胺与β-SiC的重量比为8-12：1。
进一步地，步骤(1)中，三聚氰胺与甲醇的重量比为1：3-5。
进一步地，步骤(1)中，在室温下搅拌混合28-43min后，再蒸馏回收甲醇。
进一步地，步骤(1)中，将粉末样品以2℃/min的升温速度加热至330-360℃，并保温50-70min，然后以5℃/min的升温速度升温至500-540℃，并保温100-140min。
进一步地，步骤(2)中，g-C3N4/β-SiC与浓盐酸的重量比为1：10-13。
进一步地，步骤(2)中，所述浓盐酸的浓度为37％-38％。
进一步地，步骤(2)中，在室温下搅拌的时间为160-200min。
进一步地，步骤(2)中，所述洗涤为依次用无水乙醇、去离子水洗涤至中性。
进一步地，步骤(2)中：所述干燥为：在温度为100-110℃的条件下，干燥18-24h。
本发明的有益效果为：本发明使用纳米级β-SiC为掺杂原料之一，成功制备了一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料，该材料为具有较大的比表面积、均匀疏松的形貌结构和优异的异质结构造的复合材料，能有效抑制光电子/空穴对的重组，使得复合材料的能带隙适度的变宽，从而促进光生载流子的迁移速率，有效地提高了材料的光催化活性。
本发明所述质子化氮化碳-β-SiC复合材料在光催化降解ARS染料中表现出很高的催化性能，光降解率可达99.9％，降解速率为g-C3N4的16.1倍，且能够循环重复使用。
附图说明
图1是本发明所述β-SiC、g-C3N4、g-C3N4/β-SiC及质子化氮化碳-β-SiC的SEM图：
图2是本发明所述g-C3N4、P-g-C3N4、g-C3N4/β-SiC及质子化氮化碳-β-SiC对茜素红染料的光降解催化性能研究结果图；
图3是本发明所述质子化氮化碳-β-SiC的光催化降解效率在重复循环9次的效果图。
具体实施方式
实施例1
一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备g-C3N4/β-SiC；将三聚氰胺、β-SiC放入装有甲醇的烧瓶中，在室温下搅拌混合均匀，蒸馏回收甲醇，得粉末样品；对粉末样品进行加热得g-C3N4/β-SiC；
(2)将g-C3N4/β-SiC加入浓盐酸中，室温下进行搅拌，待搅拌完毕，抽滤并洗涤，干燥得质子化氮化碳-β-SiC。
实施例2
一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
制备β-SiC：将摩尔比为10：1的硅酸钠和硝酸铁溶于少量的去离子水中，加入灰分为0.1％的太西煤，且太西煤的加入量与硅酸钠的摩尔比为5：1，在温度为90℃的条件下，搅拌进行反应；直至反应物变为粘稠形成凝胶，然后干燥、粉碎得碳化硅前驱体；将碳化硅前驱体放入高温管式炉中，氩气气氛下，以3℃/min的升温速率升至1000℃，再以2℃/min的升温速率升至1450℃，保温5h，然后以3℃/min的速率降至室温，得碳化硅粗产品。
将碳化硅粗产品置于700℃的马弗炉中焙烧3h，除去未反应完全的碳，然后用体积比为2：3的氢氟酸和盐酸的混合物浸泡并搅拌12h，除去样品中的其它杂质，水洗，离心，干燥得纳米级纯晶型β-SiC。
制备g-C3N4：将10g三聚氰胺放置于坩埚内，以2℃/min的升温速率升温至350℃，保温1h，再以5℃/min的升温速率升温至520℃，保温2h，自然降温至室温，得g-C3N4。
制备g-C3N4/β-SiC；将8g三聚氰胺、1gβ-SiC放入装有30ml的甲醇的烧瓶中，在室温下搅拌混合28min，蒸馏回收甲醇，得粉末样品；将粉末样品以2℃/min的升温速度加热至330℃，并保温50min，然后以5℃/min的升温速度升温至500℃，并保温100min得g-C3N4/β-SiC；
将3g的g-C3N4/β-SiC加入30ml浓度为37％的浓盐酸中，室温下搅拌160min，待搅拌完毕，抽滤并依次用无水乙醇、去离子水洗涤至中性，在温度为100℃下干燥24h得质子化氮化碳-β-SiC。
实施例3
一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
制备β-SiC：将摩尔比为10：1的硅酸钠和硝酸铁溶于少量的去离子水中，加入灰分为0.2％的太西煤，且太西煤的加入量与硅酸钠的摩尔比为5：1，在温度为90℃的条件下，搅拌进行反应；直至反应物变为粘稠形成凝胶，然后干燥、粉碎得碳化硅前驱体；将碳化硅前驱体放入高温管式炉中，氩气气氛下，以3℃/min的升温速率升至1000℃，再以2℃/min的升温速率升至1450℃，保温5h，然后以3℃/min的速率降至室温，得碳化硅粗产品。
将碳化硅粗产品置于700℃的马弗炉中焙烧3h，除去未反应完全的碳，然后用体积比为2：3的氢氟酸和盐酸的混合物浸泡并搅拌12h，除去样品中的其它杂质，水洗，离心，干燥得纳米级纯晶型β-SiC。
制备g-C3N4：将10g三聚氰胺放置于坩埚内，以2℃/min的升温速率升温至350℃，保温1h，再以5℃/min的升温速率升温至520℃，保温2h，自然降温至室温，得g-C3N4。
制备g-C3N4/β-SiC；将10g三聚氰胺、1gβ-SiC放入装有40ml的甲醇的烧瓶中，在室温下搅拌混合30min，蒸馏回收甲醇，得粉末样品；将粉末样品以2℃/min的升温速度加热至340℃，并保温60min，然后以5℃/min的升温速度升温至520℃，并保温110min得g-C3N4/β-SiC；
将3g的g-C3N4/β-SiC加入33ml浓度为38％的浓盐酸中，室温下搅拌180min，待搅拌完毕，抽滤并依次用无水乙醇、去离子水洗涤至中性，在温度为105℃下干燥20h得质子化氮化碳-β-SiC。
实施例4
一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
制备β-SiC：将摩尔比为10：1的硅酸钠和硝酸铁溶于少量的去离子水中，加入灰分为0.3％的太西煤，且太西煤的加入量与硅酸钠的摩尔比为5：1，在温度为90℃的条件下，搅拌进行反应；直至反应物变为粘稠形成凝胶，然后干燥、粉碎得碳化硅前驱体；将碳化硅前驱体放入高温管式炉中，氩气气氛下，以3℃/min的升温速率升至1000℃，再以2℃/min的升温速率升至1450℃，保温5h，然后以3℃/min的速率降至室温，得碳化硅粗产品。
将碳化硅粗产品置于700℃的马弗炉中焙烧3h，除去未反应完全的碳，然后用体积比为2：3的氢氟酸和盐酸的混合物浸泡并搅拌12h，除去样品中的其它杂质，水洗，离心，干燥得纳米级纯晶型β-SiC。
制备g-C3N4：将10g三聚氰胺放置于坩埚内，以2℃/min的升温速率升温至350℃，保温1h，再以5℃/min的升温速率升温至520℃，保温2h，自然降温至室温，得g-C3N4。
制备g-C3N4/β-SiC；将12g三聚氰胺、1gβ-SiC放入装有60ml的甲醇的烧瓶中，在室温下搅拌混合43min，蒸馏回收甲醇，得粉末样品；将粉末样品以2℃/min的升温速度加热至360℃，并保温50min，然后以5℃/min的升温速度升温至540℃，并保温100min得g-C3N4/β-SiC；
将3g的g-C3N4/β-SiC加入39ml浓度为38％的浓盐酸中，室温下搅拌200min，待搅拌完毕，抽滤并依次用无水乙醇、去离子水洗涤至中性，在温度为110℃下干燥24h得质子化氮化碳-β-SiC。
本发明所述g-C3N4、β-SiC、g-C3N4/β-SiC及质子化氮化碳-β-SiC的形貌表征如图1所示：
a为β-SiC的SEM图；
b为g-C3N4的SEM图；
e为g-C3N4/β-SiC的SEM图；
f为质子化氮化碳-β-SiC的SEM图。
从图1中可以看出：β-SiC的表面出现颗粒堆积，结构非常致密光滑，其表面积为3.002m2/g，g-C3N4的表面结构粗糙且伴随着部分层状结构的堆积，其比表面积为6.844m2/g，g-C3N4/β-SiC的表面出现大量的片层状结构，其表面积为8.948m2/g，与复前的相比，其表面积出现明显的增加，说明β-SiC与g-C3N4复合，在一定程度上改变了g-C3N4的表面结构，β-SiC通过插入g-C3N4的层状结构，使复合产品g-C3N4/β-SiC的层状结构更加明显疏松，导致其表面积增大；质子化氮化碳-β-SiC的结构表现的更加疏松和分散，其表面积为16.658m2/g，相比g-C3N4/β-SiC，质子化氮化碳-β-SiC的表面积明显增加，片成结构不再保持，表面结构出现破裂和适度的分散，这有利于质子化氮化碳-β-SiC催化活性位点的暴露。
本发明所述g-C3N4、β-SiC、g-C3N4/β-SiC及质子化氮化碳-β-SiC对茜素红染料的光降解催化性能研究：
以g-C3N4、β-SiC、g-C3N4/β-SiC及质子化氮化碳-β-SiC为光催化剂，其对茜素红染料的光催化降解结果如图2所示：
从图2中可以看出，质子化氮化碳-β-SiC对光催化降解茜素红染料的效果非常明显，在60min内对茜素红染料的降解率达到99.9％，对于g-C3N4，P-g-C3N4和g-C3N4/β-SiC样品而言，在可见光照射60min后，其降解效率分别为52.2％，68.5％和81.3％。说明β-SiC与g-C3N4的复合提高了复合材料的光催化活性，特别是g-C3N4/β-SiC在经过质子化之后，有效抑制了催化剂光生电子/空穴对的重组，提高了光生载流子的迁移速率，从而导致光催化活性具有明显的提升。这是因为制备的质子化氮化碳-β-SiC(P-g-C3N4/β-SiC)光催化材料的表面结构出现破裂和适度的分散，BET明显增大，表面催化活性位点增多及g-C3N4与β-SiC紧密的连接形成异质结等多因素的协同作用。
本发明所述质子化氮化碳-β-SiC光催化性能的重复使用性研究，结果如图3所示：
从图3可以看出：本发明所述质子化氮化碳-β-SiC具有优异的光催化性能，且其光催化降解染料的效率在重复循环使用9次后，其光催化性能没有明显的下降，对茜素红染料的降解效率仍保持在97.5％以上，即质子化-C3N4/β-SiC具有高效的稳定性，可循环使用。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其细节上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备g-C3N4/β-SiC；将三聚氰胺、β-SiC放入装有甲醇的烧瓶中，在室温下搅拌混合均匀，蒸馏回收甲醇，得粉末样品；对粉末样品进行加热得g-C3N4/β-SiC；
(2)将g-C3N4/β-SiC加入浓盐酸中，室温下进行搅拌，待搅拌完毕，抽滤并洗涤，干燥得质子化氮化碳-β-SiC。
2.根据权利要求1所述一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，三聚氰胺与β-SiC的重量比为8-12：1。
3.根据权利要求1所述一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，三聚氰胺与甲醇的重量比为1：3-5。
4.根据权利要求1所述一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在室温下搅拌混合28-43min后，再蒸馏回收甲醇。
5.根据权利要求1所述一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将粉末样品以2℃/min的升温速度加热至330-360℃，并保温50-70min，然后以5℃/min的升温速度升温至500-540℃，并保温100-140min。
6.根据权利要求1所述一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，g-C3N4/β-SiC与浓盐酸的重量比为1：10-13。
7.根据权利要求1所述一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述浓盐酸的浓度为37％-38％。
8.根据权利要求1所述一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在室温下搅拌的时间为160-200min。
9.根据权利要求1所述一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述洗涤为依次用无水乙醇、去离子水洗涤至中性。
10.根据权利要求1所述一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：所述干燥为：在温度为100-110℃的条件下，干燥18-24h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910614855.6A CN110201704A (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910614855.6A CN110201704A (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110201704A true CN110201704A (zh) | 2019-09-06 |
Family
ID=67796888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910614855.6A Pending CN110201704A (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110201704A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110813377A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-21 | 福州大学 | 一种溶液法制备空心多层花状氮化碳有机框架的方法 |
| CN111036255A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-21 | 河北大学 | 一种芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的制备方法及其应用 |
| CN112409840A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-02-26 | 南昌航空大学 | 一种碳化硅/氮化碳复合增强导热防水薄膜及其制备方法 |
| CN115504539A (zh) * | 2022-09-08 | 2022-12-23 | 湖南大学 | 利用中空管状氮化碳/硼掺杂氮缺陷氮化碳纳米片z型异质结材料处理环丙沙星废水的方法 |
| CN115634705A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-24 | 重庆大学 | 一种同时具有内部电场和全光谱吸收特性的核壳异质结 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105214710A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-01-06 | 南昌航空大学 | 一种新型绿色环保的非金属复合可见光催化剂g-C3N4/SiC的制备及其应用 |
| US20170232427A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-17 | The George Washington University | Doped graphitic carbon nitrides, methods of making and uses of the same |
| CN107185574A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-22 | 南京师范大学 | 一种不含金属元素的复合纳米光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107961809A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-04-27 | 西南石油大学 | 一种整体式光催化材料的制备方法 |
| CN107999110A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-05-08 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种氧空位氧化钨/氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| US20180305231A1 (en) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | King Abdulaziz University | Composite, a method of making thereof, and a method for degrading a pollutant |
-
2019
- 2019-07-09 CN CN201910614855.6A patent/CN110201704A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105214710A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-01-06 | 南昌航空大学 | 一种新型绿色环保的非金属复合可见光催化剂g-C3N4/SiC的制备及其应用 |
| US20170232427A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-17 | The George Washington University | Doped graphitic carbon nitrides, methods of making and uses of the same |
| US20180305231A1 (en) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | King Abdulaziz University | Composite, a method of making thereof, and a method for degrading a pollutant |
| CN107185574A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-22 | 南京师范大学 | 一种不含金属元素的复合纳米光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107999110A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-05-08 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种氧空位氧化钨/氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107961809A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-04-27 | 西南石油大学 | 一种整体式光催化材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 金友来等: "Ag/AgCl/质子化g-C3N4纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究", 《功能材料》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110813377A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-21 | 福州大学 | 一种溶液法制备空心多层花状氮化碳有机框架的方法 |
| CN111036255A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-21 | 河北大学 | 一种芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的制备方法及其应用 |
| CN112409840A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-02-26 | 南昌航空大学 | 一种碳化硅/氮化碳复合增强导热防水薄膜及其制备方法 |
| CN115504539A (zh) * | 2022-09-08 | 2022-12-23 | 湖南大学 | 利用中空管状氮化碳/硼掺杂氮缺陷氮化碳纳米片z型异质结材料处理环丙沙星废水的方法 |
| CN115504539B (zh) * | 2022-09-08 | 2024-03-15 | 湖南大学 | 利用中空管状氮化碳/硼掺杂氮缺陷氮化碳纳米片z型异质结材料处理环丙沙星废水的方法 |
| CN115634705A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-24 | 重庆大学 | 一种同时具有内部电场和全光谱吸收特性的核壳异质结 |
| CN115634705B (zh) * | 2022-10-25 | 2024-01-30 | 重庆大学 | 一种同时具有内部电场和全光谱吸收特性的核壳异质结 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110201704A (zh) | 一种质子化氮化碳-β-SiC复合材料的制备方法 | |
| CN108144635A (zh) | 一种石墨相氮化碳-硫化镉复合材料的制备方法 | |
| CN103752334B (zh) | 离子液体促进合成石墨相氮化碳纳米片可见光催化剂 | |
| CN107626336B (zh) | 一种碳点/类石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN109395764B (zh) | 磷掺杂氮化碳的制备方法及其产品和应用 | |
| CN110064429A (zh) | 硫掺杂氮化碳纳米片的制备方法及其产品和应用 | |
| CN109317180B (zh) | 一种可工业化生产高性能光催化固氮g-C3N4/氧化物复合材料的制备方法 | |
| CN110227532B (zh) | 一种溴化铅铯量子点/氮化碳纳米片光催化剂的制备方法 | |
| CN107983387B (zh) | 一种氮化碳/硒酸铋复合材料的制备方法与应用 | |
| CN113000061B (zh) | 一种带状石墨氮化碳纳米片的制备方法 | |
| CN108355698A (zh) | 一种o掺杂石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法 | |
| CN109985654A (zh) | 一种碱金属离子修饰的氮化碳催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108325555A (zh) | 氮自掺杂石墨化氮化碳纳米片光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109395763A (zh) | 一种硫掺杂g-C3N4/C-dot多孔复合光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN111974432A (zh) | 一种氧掺杂石墨相氮化碳-硫化镉复合材料的制备方法 | |
| CN115283015B (zh) | 一种有机金属骨架复合光催化剂BiVO4@NH2-MIL-125(Ti)的制备方法 | |
| CN109999879A (zh) | 一种硒辅助的层状石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法 | |
| CN113198505A (zh) | 一种钛酸铋钠/石墨相氮化碳异质结压电光催化剂及其制备方法 | |
| CN108927197B (zh) | 一种高催化性能的g-C3N4的制备方法和用途 | |
| CN108607595A (zh) | 具有有序介孔结构的氮化碳同型异质结的制备方法及其应用 | |
| CN106964388B (zh) | 一种钨酸亚锡掺杂二维石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法 | |
| CN111889127B (zh) | 一种原位生长制备β-Bi2O3/g-C3N4纳米复合光催化剂的方法 | |
| CN109908937A (zh) | 一种纳米级可见光催化剂的制备方法 | |
| CN113385210A (zh) | 一种光催化制氢催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN116393155A (zh) | 碳环掺杂的g-C3N4基面内异质结的制备方法及其应用于光重整纤维素 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190906 |