CN111167497A - 黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111167497A CN111167497A CN202010024630.8A CN202010024630A CN111167497A CN 111167497 A CN111167497 A CN 111167497A CN 202010024630 A CN202010024630 A CN 202010024630A CN 111167497 A CN111167497 A CN 111167497A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon nitride
- oxygen
- phase carbon
- graphite phase
- porous graphite
- 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.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 83
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 82
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 80
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 70
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 claims 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 28
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 6
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 230000032900 absorption of visible light Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000004076 pulp bleaching Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B15/00—Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
- C01B15/01—Hydrogen peroxide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，包括：将多孔石墨相氮化碳纳米片酸化，得富氧多孔石墨相氮化碳纳米片；将所述富氧多孔石墨相氮化碳纳米片分散到含有二维黑磷薄片的有机溶剂中，超声搅拌后，得黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料。本发明还公开了由所述的方法制备的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料及其作为光催化剂的应用。本发明的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料，由于其优异的可见光的响应性、高的载流子迁移率、表面暴露了更多的氧活性位点，使其对可见光有很强的吸收能力，催化产过氧化氢的效率高；并且具有合成步骤简单的优点，在清洁能源生产方面具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
作为一种环境友好的氧化剂，过氧化氢(H2O2)被广泛应用于有机合成、纸浆漂白、废水处理和医疗消毒等领域。同时H2O2在应用于燃料电池时仅产生水和氧气，因此也被视为一种无污染的清洁能源。由于在常温常压下H2O2呈液态且具有溶于水、可用于单室电极发电、便于储存与运输等优点，其作为替代氢的燃料电池能源载体也受到了广泛关注。目前，工业生产中主要使用蒽醌法以大规模生产H2O2，其由于多步加氢和氧化反应而产生的高能耗而成为一种具有非绿色特征的合成方法。此外，有使用贵金属及其合金催化剂从H2(g)和O2(g)直接合成H2O2的方法，但由于含有H2/O2混合物的气体具有爆炸性，所以具有一定危险性。因此科学家们一直在探索一种高效、绿色、经济的H2O2合成方法，其中半导体光催化因具有清洁、一步合成、环境友好等优点而引起人们的关注。然而到目前为止，利用太阳能大规模合成H2O2还颇具挑战。
在光催化制备H2O2领域，具有较好光催化活性的石墨相氮化碳材料脱颖而出，然而，石墨相氮化碳材料自身具有较多的缺点，如对可见光的吸收范围较窄且吸收强度较弱、光生电子和空穴复合速率较快、载流子迁移率较低等，大大限制了其在可见光作用下制备H2O2的性能。近些年来，人们发现可以通过半导体材料异质结的构建来克服其上述缺点。黑磷，作为二维半导体材料的后起之秀，由于其较好的导电性和较强的可见光吸收而引起了人们的广泛关注。此外，研究表明，半导体光催化材料表面的氧活性位点有助于制备H2O2性能的提升。因此，在石墨相氮化碳光催化剂表面引入更多的氧活性位点，以及对其进行异质结的构建来提升其产生H2O2的效率，是研究的重点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料，该复合材料由于优异的可见光的响应性、高的载流子迁移率、表面暴露了更多的氧活性位点，使其对可见光有很强的吸收能力，催化产过氧化氢的效率高。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，包括：
将多孔石墨相氮化碳纳米片酸化使其表面暴露氧活性位点，得富氧多孔石墨相氮化碳纳米片；
将所述富氧多孔石墨相氮化碳纳米片分散到含有二维黑磷薄片的有机溶剂中，超声搅拌后，得黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料。
进一步地，所述多孔石墨相氮化碳纳米片是以尿素为前驱体，通过煅烧法合成的。
进一步地，合成所述多孔石墨相氮化碳纳米片时，尿素与水的质量比为1～2：2～5，该混合物在氧气环境下煅烧，煅烧时间为4～8小时，煅烧温度为400～600℃。
进一步地，所述酸化使用的试剂为浓硫酸与浓硝酸的混合物，浓硫酸与浓硝酸的体积比为1～2：3～5，酸化时间为4～6小时。
进一步地，酸化结束后，分别采用水和乙醇洗涤多次，在50～70℃下真空烘干，研磨后得到富氧多孔石墨相氮化碳纳米片粉末。具体的，酸化结束后，将溶液倒入一个盛有150～200mL水的烧杯中，搅拌洗涤后静置萃取，倒掉上层清液后加入200～250mL水，重复萃取操作4～6次，最后将底部浊液用乙醇洗涤2～3次后在50～70℃下真空烘干。
进一步地，所述二维黑磷薄片是通过溶剂剥离法从块状黑磷材料上剥离得到的。
进一步地，所述溶剂剥离法具体为：将块状黑磷放入离心管中，加入N-甲基吡咯烷酮溶液，黑磷和溶剂的质量比为1:1000～2000；然后利用细胞粉碎仪超声粉碎，功率为100～400瓦，时间为3～6天，得到二维黑磷的N-甲基吡咯烷酮溶液。采用简单的溶液剥离法可以有效地得到二维的片状材料，增加了其比表面积和活性位点，有利于增强该光催化剂的催化效果。
进一步地，二维黑磷薄片与富氧多孔石墨相氮化碳纳米片的质量比为1～15:100，反应时间为10～16小时；反应结束后，产物分别用水和乙醇洗涤2～5次，在50～70℃下真空烘干，得到黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料。该步骤可以将二维的富氧多孔石墨相氮化碳纳米片成功地修饰到黑磷片的表面，且富氧多孔石墨相氮化碳纳米片分布均匀，形成了完美的异质结结构，对于提高光催化产过氧化氢的效率起到至关重要的作用。
本发明以尿素为原料，水为致孔剂，在氧气环境下煅烧制备出多孔石墨相氮化碳纳米片，对其进行酸化后使其表面暴露更多的氧活性位点，得到富氧多孔石墨相氮化碳纳米片，再利用溶剂剥离法将块状黑磷剥离成二维的黑磷薄片，最后利用常温搅拌的方法将较小的富氧多孔石墨相氮化碳纳米片在分子间范德华力作用下均匀地修饰到黒磷薄片表面，构成完美的异质结结构。黑磷的引入，使得该复合材料对可见光有很强的吸收能力，且该复合材料具有合适的带隙和很好的导电性，可大大提高光催化性能。
本发明另一方面提供了由所述的方法制备的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料。
本发明还提供了所述的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料作为光催化剂在生产清洁能源的应用，如在产过氧化氢中的应用。
本发明的有益效果：
1.本发明的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法简单，原料易得，而且操作简便，对工业化应用十分关键。
2.本发明中，通过对多孔石墨相氮化碳结构的控制，制备出富氧多孔石墨相氮化碳，可以增加其活性位点，从而有利于提高光催化产过氧化氢效率；二维黒磷薄片作为导电材料的引入可以大幅度提高电子传输效率，且能够改善富氧多孔石墨相氮化碳对可见光的利用率，进而提高光催化产过氧化氢效率。
3.本发明的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料，是一种性能优良的光催化剂，其光催化过氧化氢的效率高，且稳定性好，有利于光催化剂的回收和重复利用。其可应用在能源生产中，尤其是应用于光催化生产清洁能源中，比如在光催化生产过氧化氢中。
附图说明
图1为多孔石墨相氮化碳的扫描电镜图(SEM)；
图2为多孔石墨相氮化碳的透射电镜图(TEM)；
图3为二维黒磷薄片的扫描电镜图；
图4为二维黒磷薄片的透射电镜图；
图5为黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的扫描电镜图；
图6为黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的透射电镜图；
图7为光催化材料的X射线光电子能谱图；
图8为光催化生成过氧化氢的效果图；
图9为光催化生成过氧化氢的循环效果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
1.制备二维黑磷材料
将20毫克的块状黑磷材料分散到25毫升N-甲基吡咯烷酮中，利用细胞粉碎仪进行超声粉碎4天，功率为400瓦，得到二维黑磷的N-甲基吡咯烷酮溶液。
附图3和附图4分别为二维黑磷的SEM图和TEM图，通过图片可以看出该黑磷呈现薄的片状结构。
2.制备富氧多孔石墨相氮化碳纳米片
将20毫克的尿素和50毫升的去离子水加入一个坩埚中，放入马弗炉中，设置程序为从20℃以3℃/min的升温速度升温至500℃，保温5小时后自然降温可得多孔石墨相氮化碳纳米片。将产物加入盛有浓硫酸与浓硝酸混合溶液的烧杯中，每100毫克多孔石墨相氮化碳纳米片对应5毫升浓硫酸与10毫升浓硝酸的混合溶液。酸化处理5小时后将溶液倒入一个盛有150mL水的烧杯中，搅拌洗涤后静置萃取，倒掉上层清液后加入200mL水，重复萃取操作5次，最后将底部浊液用乙醇洗涤两次后在65℃下真空干燥。
附图1和附图2分别为多孔石墨相氮化碳的SEM图和TEM图，通过图片可以观察到制备的多孔石墨相氮化碳大小均一，呈现薄的片状结构。
3.制备黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料
将10毫克的黑磷纳米薄片和100毫克的富氧多孔石墨相氮化碳纳米片分散到30毫升的乙醇溶液中，超声10分钟，使之分散均匀，在室温下搅拌12小时，反应结束后，将该产物离心分离，然后再分别用水和乙醇洗涤三次，最后在真空烘箱中65℃下干燥，得到黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料。
附图5和附图6分别为黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的SEM图和TEM图，从图中可以清晰直观的看到富氧多孔石墨相氮化碳纳米片成功地被修饰黑磷薄片的表面，形成了完美的异质结结构。
附图7为光催化材料的X射线光电子能谱图，从图中可以看出富氧多孔石墨相氮化碳表面O1s的强度明显增强。
实施例2
将50毫克实施例1制备的基于黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料与100毫升去离子水混合均匀中后放到光催化反应器中，用锡纸包裹避光半小时后通冷凝水，打开氙灯光源，开始进行光催化反应。
附图8和附图9分别为黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料光催化产过氧化氢的效果图和产生过氧化氢的循环效果图。从图中可以看出，该黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料催化产过氧化氢的效率显著优于块状石墨相氮化碳材料和富氧多孔石墨相氮化碳材料，且具有很好的稳定性。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
将多孔石墨相氮化碳纳米片酸化使其表面暴露氧活性位点，得富氧多孔石墨相氮化碳纳米片；
将所述富氧多孔石墨相氮化碳纳米片分散到含有二维黑磷薄片的有机溶剂中，超声搅拌后，得黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料。
2.如权利要求1所述的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔石墨相氮化碳纳米片是以尿素为前驱体，通过煅烧法合成的。
3.如权利要求2所述的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于，合成所述多孔石墨相氮化碳纳米片时，尿素与水的质量比为1～2：2～5，该混合物在氧气环境下煅烧，煅烧时间为4～8小时，煅烧温度为400～600℃。
4.如权利要求1所述的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述酸化使用的试剂为浓硫酸与浓硝酸的混合物，浓硫酸与浓硝酸的体积比为1～2：3～5，酸化时间为4～6小时。
5.如权利要求4所述的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于，酸化结束后，分别采用水和乙醇洗涤多次，在50～70℃下真空烘干，得到富氧多孔石墨相氮化碳纳米片粉末。
6.如权利要求1所述的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述二维黑磷薄片是通过溶剂剥离法从块状黑磷材料上剥离得到的。
7.如权利要求6所述的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂剥离法具体为：将块状黑磷放入离心管中，加入N-甲基吡咯烷酮溶液，黑磷和溶剂的质量比为1:1000～2000；然后利用细胞粉碎仪超声粉碎，功率为100～400瓦，时间为3～6天，得到二维黑磷的N-甲基吡咯烷酮溶液。
8.如权利要求1所述的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料的制备方法，其特征在于，二维黑磷薄片与富氧多孔石墨相氮化碳纳米片的质量比为1～15:100，反应时间为10～16小时；反应结束后，产物分别用水和乙醇洗涤2～5次，在50～70℃下真空烘干，得到黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法制备的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料。
10.权利要求9所述的黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料作为光催化剂在生产清洁能源中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010024630.8A CN111167497B (zh) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010024630.8A CN111167497B (zh) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111167497A true CN111167497A (zh) | 2020-05-19 |
| CN111167497B CN111167497B (zh) | 2023-01-17 |
Family
ID=70620476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010024630.8A Active CN111167497B (zh) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | 黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111167497B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113546662A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-26 | 郑州大学 | 一种石墨相氮化碳/多孔陶瓷复合材料及其制备方法、应用 |
| CN113663703A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-11-19 | 苏州科技大学 | 高选择性太阳能驱动二氧化碳转化的复合材料及其制备 |
| CN114142051A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种氮/磷掺杂碳复合催化剂及其制备方法与应用 |
| CN115445644A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-09 | 湖北兴发化工集团股份有限公司 | 一种黑磷改性氧化铝载体的制备方法及其应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108355696A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-08-03 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 黑磷/g-C3N4复合可见光光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN108745404A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-06 | 苏州大学 | 基于黑磷/金属有机框架修饰的氮化碳膜复合材料及其制备方法与在废气处理中的应用 |
| CN109529898A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-03-29 | 苏州大学 | 黑磷/钨酸铋纳米复合材料及其制备方法与在废气处理中的应用 |
-
2020
- 2020-01-10 CN CN202010024630.8A patent/CN111167497B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108355696A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-08-03 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 黑磷/g-C3N4复合可见光光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN108745404A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-06 | 苏州大学 | 基于黑磷/金属有机框架修饰的氮化碳膜复合材料及其制备方法与在废气处理中的应用 |
| CN109529898A (zh) * | 2018-12-03 | 2019-03-29 | 苏州大学 | 黑磷/钨酸铋纳米复合材料及其制备方法与在废气处理中的应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| HUI WANG，等: "Enhanced Singlet Oxygen Generation in Oxidized Graphitic Carbon Nitride for Organic Synthesis", 《ADV. MATER.》 * |
| HUI WANG，等: "Water-assisted production of honeycomb-like g-C3N4 with ultralong carrier lifetime and outstanding photocatalytic activity", 《NANOSCALE》 * |
| JOOHOON KANG，等: "Solvent Exfoliation of Electronic-Grade, Two-Dimensional Black Phosphorus", 《ACS NANO》 * |
| QINGZHE ZHANG，等: "Ice-Assisted Synthesis of Black Phosphorus Nanosheets as a Metal-Free Photocatalyst: 2D/2D Heterostructure for Broadband H2 Evolution", 《ADV. FUNCT. MATER.》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113546662A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-26 | 郑州大学 | 一种石墨相氮化碳/多孔陶瓷复合材料及其制备方法、应用 |
| CN113663703A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-11-19 | 苏州科技大学 | 高选择性太阳能驱动二氧化碳转化的复合材料及其制备 |
| CN114142051A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 贵州梅岭电源有限公司 | 一种氮/磷掺杂碳复合催化剂及其制备方法与应用 |
| CN115445644A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-09 | 湖北兴发化工集团股份有限公司 | 一种黑磷改性氧化铝载体的制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111167497B (zh) | 2023-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111167497B (zh) | 黑磷/富氧多孔石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| Zhang et al. | N-doped carbon nanotubes supported CoSe2 nanoparticles: A highly efficient and stable catalyst for H2O2 electrosynthesis in acidic media | |
| Chen et al. | Tungsten carbide/carbon composite synthesized by combustion-carbothermal reduction method as electrocatalyst for hydrogen evolution reaction | |
| CN105126876B (zh) | 一种花状碳负载MoS2纳米颗粒的复合材料及其制备方法 | |
| CN105895384B (zh) | 一种石墨烯/超微四氧化三钴颗粒复合电极材料制备方法 | |
| CN113663704B (zh) | 一种硫化铟锌/石墨相氮化碳复合材料及其制备和应用 | |
| Liu et al. | Facile preparation of modified carbon black-LaMnO3 hybrids and the effect of covalent coupling on the catalytic activity for oxygen reduction reaction | |
| CN110846678A (zh) | 一种泡沫镍负载作尿素电解辅助制氢双功能催化剂电极 | |
| Wang et al. | Tunable selectivity on copper–bismuth bimetallic aerogels for electrochemical CO2 reduction | |
| CN113663705B (zh) | 一种钒酸镧/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110921657A (zh) | 石墨烯量子点的制备方法及其应用 | |
| CN111167488B (zh) | 可见光响应型铂/黑磷/氧缺陷钨酸铋复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN111359613A (zh) | 一种双功能氧化石墨烯负载核-壳结构钴纳米粒子复合材料 | |
| CN110624540A (zh) | 新型钌基自支撑电催化材料及其制备方法和在电催化氮气还原产氨中的应用 | |
| Manojkumar et al. | Non-precious metal-based integrated electrodes for overall alkaline water splitting | |
| CN113437305A (zh) | 一种2D-Co@NC复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN114808010A (zh) | 一种镍掺杂碳化钼/碳纳米管微球电解水析氧催化剂及应用 | |
| CN108054396B (zh) | 一种氮掺杂石墨烯/氧化亚钴复合材料及其制备方法 | |
| CN111359637A (zh) | 产氢催化剂二硒化镍纳米颗粒@碳纳米片复合材料及制备方法与应用 | |
| CN110950322A (zh) | 一种利用赤泥和原煤制备碳纳米管复合碳材料的方法 | |
| CN107394219B (zh) | 一种vc/石墨烯复合材料及其制备方法和在锂空气电池中的应用 | |
| Mao et al. | Acid-base bifunctional Fe-NC catalyst with Fe-N4 and Fe nanoparticles active sites derived from Fe-doped ZIF-8 boosted microalgal lipid conversion | |
| CN111375420B (zh) | 泡沫铜/石墨炔纳米墙/氧化钼复合材料及其应用 | |
| CN113663723A (zh) | 氮化碳复合材料及其制备方法与人工光合作用中的应用 | |
| CN110492115B (zh) | 石墨烯/碳纳米管框架包裹Fe3C催化剂、制备及应用 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |