CN113663717A - 一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法 - Google Patents
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Abstract
一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法，包括以下步骤：(1)将前驱体溶解于乙二醇中形成乙二醇溶液，将乙二醇溶液油浴加热至100℃‑200℃；(2)将g‑C3N4前驱体溶解于步骤(1)所制备的乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热5‑20h；(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中，将坩埚置于空气/N2/Ar/NH3气氛下，升温后热聚合反应，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g‑C3N4复合光催化剂；本发明以实现原位异质结构建及电子传输材料与g‑C3N4无金属光催化剂的耦合，进而改善了g‑C3N4光吸收能力差、光生载流子复合严重的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂制技术领域，特别涉及一种一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法。
背景技术
类石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种新型无金属光催化剂。由于该种类催化剂具有成本低廉、合成工艺简便、能带结构合适(Eg＝2.70eV，可对可见光响应)、化学稳定性好、无毒、易于改性等特点，被视为一种有前景的光催化剂。尽管如此，仍有很多缺点限制了它作为光催化剂的产氢速率，更是制约了其更广泛的应用，如，光生载流子复合率过高、比表面积低和可见光利用率有限等。因此，针对这些缺点，科研工作者们已经提出了一系列的改性方案，如剥离为纳米片、构建异质结、引入结构缺陷、共聚改性等，用以改善g-C3N4的光催化性能。
现有的改性方法与工艺众多，已有不少文献报道。如中国专利申请CN202011070899.X，名称为“一种TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备方法和氢气的制备方法”，该专利申请的技术特点在于将TiO2粉末与g-C3N4粉末混合分散于溶剂中再将溶剂蒸干，并将干燥得到的粉末状混合物加热退火，以制备TiO2/g-C3N4复合光催化剂。该方法具有合成工艺简单的优点，拓宽了催化剂材料的光吸收范围，但是TiO2的电子迁移率仍不够高，且在光照下的稳定性也不够好，未能显著改善催化剂的光生载流子的分离能力，应用范围有限。又如公开号为CN106732720A，名称为“一种石墨相氮化碳复合物光催化剂及其制备方法”的中国专利，制备出了由石墨相氮化碳与硫调控石墨相氮化碳构成的复合物，有效提高石墨相氮化碳复合物的混合均匀程度,从而进一步提高其光生载流子的分离效率，但是制备过程较为复杂，且需要用到浓硫酸等危险品，应用范围依然有限。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法，以实现原位异质结构建及电子传输材料与g-C3N4无金属光催化剂的耦合，进而改善g-C3N4光吸收能力差、光生载流子复合严重等缺点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法，包括以下步骤：
(1)将0.2-2g SnO2前驱体溶解于50-100ml乙二醇中形成乙二醇溶液，将乙二醇溶液油浴加热至100℃-200℃；
(2)将5-50g g-C3N4前驱体溶解于步骤(1)所制备的乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热5-20h；
(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中，将坩埚置于空气/N2/Ar/NH3气氛下，以3-12℃/min的升温速度升至520-550℃；在此温度下热聚合反应2-4小时，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂。
所述的SnO2前驱体包括SnCl4、SnCl2。
所述的g-C3N4前驱体包括三聚氰胺、双氰胺、尿素。
本发明创造优点：
(1)使用了一步合成制备SnO2/g-C3N4复合光催化剂。该合成工艺操作简单，无毒，无副产物，能够诱导SnO2在g-C3N4上原位生长，实现SnO2/g-C3N4异质结的构建。
(2)选用高效的电子传输材料SnO2，通过选择不同的SnO2前驱体以及不同的前驱体含量，不同的共热温度，不同的聚合温度等条件，实现复合光催化剂的形貌调控，实现高效的光生载流子迁移，实现更低的光生载流子复合率和高效的电子传输效率。
(3)通过对不同g-C3N4前驱体的选用，实现了SnO2与g-C3N4高效的结合，提高了复合光催化剂的光催化分解水制氢效率。
附图说明
图1是本发明制作工艺的流程图。
图2是本发明三种改性样品与对照例一样品的XRD谱图。
图3是实施例二、实施例三与对照例一的SEM照片,其中：图3中的(a)为实施例二的SEM照片，图3中的(b)为实施例三的SEM照片；图3中的(c)为对照一的SEM照片。
图4是实施例二、实例三与对照例一的紫外可见光谱图。
图5是本发明三种改性样品与对照例一样品的PL谱图。
图6是本发明三种改性样品与对照例一样品的产氢活性对比。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本发明申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
本发明的改性思路为：
SnO2是一种n型金属氧化物半导体，带隙为3.5eV，是一种优秀的紫外线响应光催化剂。同时，SnO2具有优异的电子传输特性，是一种优秀的电子传输材料。并且，由于SnO2导带正好处于g-C3N4导带下方的合适位置，易于实现SnO2/g-C3N4异质结的构建。
因此，本发明通过将不同比例的诸如SnCl4，SnCl2等SnO2前驱体与诸如三聚氰胺，双氰胺，尿素等g-C3N4前驱体在乙二醇溶剂中共热，调控得到不同形貌、不同比例和种类SnO2前驱体与不同g-C3N4前驱体复合的复合光催化剂前驱体，进而通过合适的聚合条件得到具有优良光催化活性的复合g-C3N4光催化剂。
如图1所示，本发明给出一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法，通过一步合成将SnO2前驱体与g-C3N4前驱体实现预组装，并最终煅烧得到改性的催化剂样品，流程如下所示：
(1)将0.2-2g SnO2前驱体(SnCl4、SnCl2)溶解于50-100ml乙二醇中形成乙二醇溶液，将乙二醇溶液油浴加热至100℃-200℃。使用乙二醇作为溶剂而非水或乙二醇的水溶液，保证SnO2前驱体不会在煅烧前转化为SnO2。而在现有的技术中，SnO2前驱体常常由于水的作用而直接转化为SnO2，影响了最终产物中SnO2和g-C3N4的结合，从而影响催化剂的最终活性。
(2)将20-50g g-C3N4前驱体(三聚氰胺、双氰胺或尿素)溶解于步骤(1)所制备的乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热5-20h。
(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中，将坩埚置于空气/N2/Ar/NH3气氛下，以3-12℃/min的升温速度升至520-550℃，该温度为制备g-C3N4要求的煅烧温度，过低则无法得到g-C3N4，过高则g-C3N4会与氧气发生反应。在此温度下热聚合反应2-5小时，在使SnO2前驱体和g-C3N4前驱体均匀混合的同时，也使SnO2前驱体紧密结合在g-C3N4前驱体上。热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂。
实施例一
本实施例包括以下步骤：
(1)将0.26g SnCl4溶解于50ml乙二醇中，将溶液油浴加热至130℃。
(2)将25g三聚氰胺粉末溶解于步骤(1)乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热12h。
(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中，将坩埚置于马弗炉中，以5℃/min的升温速度升至520℃，并在此温度下反应4小时，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂，命名为CN-0.5Sn。
实施例二
本实施例包括以下步骤：
(1)将0.52g SnCl4溶解于50ml乙二醇中形成乙二醇溶液，将乙二醇溶液油浴加热至130℃；
(2)将25g三聚氰胺粉末溶解于步骤(1)所制备的乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热12h；
(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中；将坩埚置于氮气气氛下的管式炉中，以5℃/min的升温速度升至520℃，并在此温度下反应4小时，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂，命名为CN-1.0Sn。
实施例三
本实施例包括以下步骤：
(1)将1.04g SnCl4溶解于50ml乙二醇中，将溶液油浴加热至130℃。
(2)将25g三聚氰胺粉末溶解于步骤(1)乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热12h。
(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中。将坩埚置于马弗炉中，以5℃/min的升温速度升至520℃，并在此温度下反应4小时，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂，命名为CN-2.0Sn。
实施例四
本实施例包括以下步骤：
(1)将0.21g SnCl4溶解于50ml乙二醇中形成乙二醇溶液，将乙二醇溶液油浴加热至100℃；
(2)将20g三聚氰胺粉末溶解于步骤(1)所制备的乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热8h；
(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中，将坩埚置于氮气气氛下的管式炉中，以10℃/min的升温速度升至520℃，并在此温度下反应3小时，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂。
实施例五
本实施例包括以下步骤：
(1)将1.04g SnCl4溶解于50ml乙二醇中形成乙二醇溶液，将乙二醇溶液油浴加热至180℃；
(2)将40g三聚氰胺粉末溶解于步骤(1)所制备的乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热18h；
(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中；将坩埚置于氩气气氛的管式炉中，以3℃/min的升温速度升至550℃，并在此温度下反应5小时，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂。
对照例一
将25g三聚氰胺粉末溶解于50ml乙二醇溶液中，形成透明溶液，将溶液油浴加热至130℃，保温12h。将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中。将坩埚置于马弗炉中，以5℃/min的升温速度升至520℃，并在此温度下反应4小时，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂，命名为CN-0.0Sn。
从图2可以看出，本发明的三种样品的衍射图谱都具有对应于g-C3N4(100)晶面与(002)晶面的特征衍射峰。对于加入SnO2前驱体的样品，可以看出，其特征峰的位置并没有发生明显的移动，这表明在水热过程中加入EDTA并不会引起最终得到的g-C3N4晶体结构的变化。
从图3可以看出，SnO2前驱体的加入减小了g-C3N4催化剂颗粒粒径，提升了g-C3N4的比表面积，减小了光生载流子迁移到催化剂表面的距离，降低g-C3N4光生载流子的复合率，并且，在一定量的SnO2前驱体加入的条件下，最终样品表现出均匀的形貌。显然，本专利可以通过简单的比例调控，来实现最终样品的形貌调控。
从图4可以看出，在制备过程中加入SnO2前驱体后，最终制备得到的g-C3N4的光吸收性能尤其是可见光范围内的光吸收性能显著提高。
从图5可以看出，对照例一所制备的纯g-C3N4具有很强的PL特征峰，而三种改性样品的g-C3N4的特征峰强度则明显减弱，且随着的SnO2前驱体的量的增加，g-C3N4的特征峰强度逐渐减弱，说明SnO2的引入有效抑制了光生载流子的复合，并进一步促进了其分离。
从图6可以看出，在制备过程中加入SnO2前驱体后，最终制备得到的g-C3N4的光催化分解水产氢活性得到了明显提升，其中CN-1.0Sn的活性更是与纯g-C3N4(CN-0.0Sn)相比提高了4.08倍。活性提升的原因是SnO2的引入改变了样品的形貌，生成的疏松多孔的结构具有更高的比表面积，同时通过SnO2的电子传输作用，抑制了光生载流子的复合，促进了其分离与传输，最终提高了光催化活性。
Claims (4)
1.一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将0.2-2g SnO2前驱体溶解于50-100ml乙二醇中形成乙二醇溶液，将乙二醇溶液油浴加热至100℃-200℃；
(2)将5-50g g-C3N4前驱体溶解于步骤(1)所制备的乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热5-20h；
(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中，将坩埚置于空气/N2/Ar/NH3气氛下，以3-12℃/min的升温速度升至520-550℃；在此温度下热聚合反应2-4小时，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法，其特征在于，所述的SnO2前驱体包括SnCl4、SnCl2。
3.根据权利要求1所述的一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法，其特征在于，所述的g-C3N4前驱体包括三聚氰胺、双氰胺、尿素。
4.根据权利要求1所述的一步合成制备复合氧化锡石墨相氮化碳光催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将0.52g SnCl4溶解于50ml乙二醇中形成乙二醇溶液，将乙二醇溶液油浴加热至130℃；
(2)将25g三聚氰胺粉末溶解于步骤(1)所制备的乙二醇溶液中，形成新的透明溶液，在步骤(1)温度下共热12h；
(3)共热完成后，将获得的干燥中间体研磨成粉末状，转移至带盖刚玉坩埚中；将坩埚置于氮气气氛下的管式炉中，以5℃/min的升温速度升至520℃，并在此温度下反应4小时，热聚合得到的样品自然冷却，研磨并收集，即为最终得到的SnO2/g-C3N4复合光催化剂。
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Citations (3)
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| CN107096558A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-08-29 | 江苏大学 | 二氧化锡/类石墨烯氮化碳复合光催化材料及其制备方法 |
| WO2019015356A1 (zh) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | 南京工业大学 | 微波快速制备云母负载氮化碳光催化材料的方法 |
| CN112007632A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-01 | 合肥工业大学 | 一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法 |
-
2021
- 2021-09-29 CN CN202111147539.6A patent/CN113663717A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107096558A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-08-29 | 江苏大学 | 二氧化锡/类石墨烯氮化碳复合光催化材料及其制备方法 |
| WO2019015356A1 (zh) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | 南京工业大学 | 微波快速制备云母负载氮化碳光催化材料的方法 |
| CN112007632A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-01 | 合肥工业大学 | 一种新型花状SnO2/g-C3N4异质结光催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| HU JING ET AL.: "One-step synthesis of 2D C3N4-tin oxide gas sensors for enhanced acetone vapor detection", SENSORS AND ACTUATORS B:CHEMICAL, pages 642 * |
| SHI JINWEN ET AL.: "One-pot preparation of porous Cr203/g-C3N4 composites towards enhanced photocatalytic H2 evolution under visible-light irradiation", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY》, pages 4651 - 4659 * |
| WU HUIHUI ET AL.: "A facile one-step strategy to construct OD/2D Sn02/g-C3N4 heterojunction photocatalyst for high-efficiency hydrogen production performance from water splitting", INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY,, pages 30143 * |
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