CN117563664A - 一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法 - Google Patents
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117563664A CN117563664A CN202311537395.4A CN202311537395A CN117563664A CN 117563664 A CN117563664 A CN 117563664A CN 202311537395 A CN202311537395 A CN 202311537395A CN 117563664 A CN117563664 A CN 117563664A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydroxyl
- conjugated polymer
- carbon nitride
- hydrophilic
- polymer composite
- 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
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 title claims abstract description 65
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 61
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 43
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 19
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims description 14
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 14
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 14
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 12
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 12
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 11
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 claims description 11
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 4
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 claims description 3
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 claims description 3
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 claims description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 3
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 claims description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 claims description 2
- GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N beta-maltose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O[C@H]2[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)O[C@@H]2CO)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-QUYVBRFLSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 27
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 24
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 24
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 10
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 2
- 239000013315 hypercross-linked polymer Substances 0.000 abstract 3
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 8
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- PDQRQJVPEFGVRK-UHFFFAOYSA-N 2,1,3-benzothiadiazole Chemical compound C1=CC=CC2=NSN=C21 PDQRQJVPEFGVRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 5
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- -1 hydroxyl carbon nitride Chemical compound 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- OWYWGLHRNBIFJP-UHFFFAOYSA-N Ipazine Chemical group CCN(CC)C1=NC(Cl)=NC(NC(C)C)=N1 OWYWGLHRNBIFJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- FNQJDLTXOVEEFB-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-benzothiadiazole Chemical group C1=CC=C2SN=NC2=C1 FNQJDLTXOVEEFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005964 Acibenzolar-S-methyl Substances 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N fluorene Chemical compound C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3C2=C1 NIHNNTQXNPWCJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 2
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 2
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical group C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QUBGBARTKXHDBT-UHFFFAOYSA-N 2-(9h-fluoren-2-yl)-9h-fluorene Chemical compound C1=C2CC3=CC=CC=C3C2=CC=C1C1=CC=C2C3=CC=CC=C3CC2=C1 QUBGBARTKXHDBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YYPNNBPPDFTQFX-UHFFFAOYSA-N 2-thiophen-3-ylethanol Chemical compound OCCC=1C=CSC=1 YYPNNBPPDFTQFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RXACYPFGPNTUNV-UHFFFAOYSA-N 9,9-dioctylfluorene Chemical compound C1=CC=C2C(CCCCCCCC)(CCCCCCCC)C3=CC=CC=C3C2=C1 RXACYPFGPNTUNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- CCIVGXIOQKPBKL-UHFFFAOYSA-M ethanesulfonate Chemical compound CCS([O-])(=O)=O CCIVGXIOQKPBKL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- DAZXVJBJRMWXJP-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylethylamine Chemical compound CCN(C)C DAZXVJBJRMWXJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- KCXFHTAICRTXLI-UHFFFAOYSA-M propane-1-sulfonate Chemical compound CCCS([O-])(=O)=O KCXFHTAICRTXLI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution 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
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
- B01J31/069—Hybrid organic-inorganic polymers, e.g. silica derivatized with organic groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- 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
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，属于纳米光催化材料技术领域。本发明首先采用溶液热冲击技术将尿素和富羟基糖类混合物溶液烧制得到g‑C3N4‑OH，再用溶剂法分散促进技术将g‑C3N4‑OH与亲水性共轭聚合物(HCPs)在溶剂中进行自组装后制得HCPs/g‑C3N4‑OH多孔氮化碳光催化剂。富羟基结构在提高催化剂光生电荷利用效率和亲水性的同时，利于形成分子间氢键增强HCPs与g‑C3N4‑OH的结合力，大大促进光生载流子的传输和催化剂稳定性，因而显著增加了可见光响应性和光催化活性。本发明以原子经济性突出，制备工艺简单，光催化产氢性能良好等优点，且易于放大生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，属于纳米光催化材料技术领域。
背景技术
能源短缺与环境污染是制约当代社会发展和科技进步的重要因素，也对人类的生存和发展构成严重的威胁，解决这两大问题是实现可持续发展的迫切需求。氢能源具有能量密度高、来源多样、终端零排、用途广泛等优势，因此氢能源的开发和利用对人类发展新能源革命和应对全球气候变化具有重大意义。而生态环境是人类赖以生存的根基，是一切社会生产的基础。在污染日益严重的现在，如何有效、绿色、低耗能降解环境污染物，是治理生态环境和保护人类生命健康的关键。目前，半导体光催化技术不仅可将低密度的太阳能转化为可储存的、高密度的洁净能源氢能，还能利用光激发产生活性极强的自由基，将污染物全部降解为无机物。因其绿色可持续、经济效益高、运行稳定好、应用范围广等优势，被誉为有望成为彻底解决能源危机和环境恶化的新技术。
石墨相氮化碳g-C3N4具有来源丰富、环境友好、高稳定性和形态易调控等优点，可作为一种理想的光催化水裂解和降解污染物的候选材料，但较低的比表面积和无定向平面内电子迁移和快速的载流子复合，导致原始g-C3N4光催化催化性能较差。一种有效的改性手段是用共轭聚合物与g-C3N4构建复合光催化剂，其在拓宽g-C3N4可见光响应的同时，构筑了易于改善光生电荷分离、有效分离氧化-还原点位的异质结结构。
但目前多数报道中忽视了共轭聚合物(CPs)和g-C3N4的界面结构和催化剂与反应环境的相互作用。例如专利CN108620133A报道了利用高温热聚法制备了菲聚合物复合石墨相氮化碳光催化剂，由于菲聚合物半导体与石墨相氮化碳半导体能带匹配而形成异质结结构能促进光生载流子的分离和转移，从而提高石墨相氮化碳材料的光催化性能，光催化产氢量可达2156umol-1g-1，但该光催化剂存在着亲水性不足和两相间界面结构调控困难的问题。现有技术报道的一系列离子型HCPs/g-C3N4纳米复合光催化材料，因HCPs优异的光电性能和亲水性，制备的复合材料显示出提升的光催化活性。但其制备的二维氮化碳纳米片亲水性较差导致光催化过程中底物的吸附和活化效率不足，限制了光催化效率的提升；同时存在着制备过程中有一氧化碳等有毒气体产生以及产率低导致其原子经济性不足的问题。而专利CN111686806A报道了一种聚[2-(3-噻吩基)乙醇]/羟基氮化碳复合光催化剂，该复合催化剂的具有宽可见光吸收的优势，但其存在着羟基氮化碳羟基含量、分布难以调控、工艺繁琐且大量使用硝酸、乙氰等有毒试剂的问题，在高负载量贵金属Pt的光催化条件下，其产氢速率仅为2475.1μmolg-1h-1。又如报道的一种磷酸酯功能化芴-苯并噻唑共聚物/羟基g-C3N4复合光催化剂，依托改善的界面结构其产氢速率达到2662.4μmolg-1h-1。但羟基氮化碳制备过程中使用了硝酸有毒试剂，并且无法有效调控g-C3N4能级和g-C3N4上的羟基含量和分布，因此对光催化效率调控不足。
综上所述，目前共轭聚合物(CPs)和亲水性共轭聚合物(HCPs)与g-C3N4的复合光催化材料主要存在以下问题：(1)由于大多数CPs亲水性能较差导致CPs/g-C3N4光催化剂与底物相互作用效率不足，导致光催化动力学速率受限，从而降低了光生电荷分离和转移，因此无法高效提升光催化活性；(2)CPs与g-C3N4之间的π-π堆叠弱相互作用无法有效提升于载流子分离、转移和传输效率，因此光催化效率提升幅度受到限制；(3)HCPs/羟基氮化碳纳米光催化复合材料增强了相界面相互作用，但目前大多数羟基氮化碳纳米片的制备存在着有毒试剂的使用以及羟基含量和分布无法有效调控的问题，因此其光催化性能调控受到限制；(4)常规制备二维氮化碳纳米片的方法存在着有毒试剂的使用、制备工艺流程复杂和耗能高、产率低导致其原子经济性不足的问题，因此不利于推广应用。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种亲水性共轭聚合物(HCPs)复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，具体制备步骤如下所述：
(1)将尿素与富羟基糖类溶解于去离子水形成完全均质溶液，煅烧溶液，研磨得到g-C3N4-OH。
(2)将亲水性共轭聚合物HCPs溶于溶剂中，加入g-C3N4-OH自组装，蒸发溶剂，后处理，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
优选的，步骤(1)中所述富羟基糖类包括蔗糖、果糖、葡萄糖或麦芽糖。
更优选的，步骤(1)中所述富羟基糖类为蔗糖。
优选的，步骤(1)中所述尿素与富羟基糖类按质量比为尿素：富羟基糖类＝8000:1-8000:10。
优选的，步骤(1)中所述煅烧过程具体为以1-10℃/min的升温速率升温至300-350℃保温10-20min，随后继续以1-10℃/min的升温速率升温至400-550℃，保温1-5h，最后缓慢冷却退火至室温。
优选的，步骤(1)中去离子水的用量无明确要求，只需使尿素与富羟基糖类完全溶解即可。
优选的，步骤(2)中所述g-C3N4-OH与亲水性共轭聚合物(HCPs)按质量比为g-C3N4-OH：亲水性共轭聚合物(HCPs)＝99:1-80:20分散于溶剂。
优选的，步骤(2)中所述溶剂为甲醇、氯仿或四氢呋喃。
优选的，步骤(2)中所述自组装方法为在100-500r/min转速下机械搅拌12-48h。
优选的，步骤(2)中所述亲水性共轭聚合物(HCPs)包括聚步骤(2)中所述亲水性共轭聚合物包括PFBT-CPE(聚[9,9-交替-(6'-N,N,N-三甲基铵)己基)芴-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)二溴化物],结构式如图1a所示)，PFN-Br(聚[9,9-二辛基-9’,9’-二[3-(乙基(二甲基)铵基)丙基]][2,2’-联-9H-芴]-7,7’-二溴，结构式如图1b所示)或PCP-2F-Li(聚锂[2,2'-(2-(2,2'-二氟取代衍生物4'-甲基-[1,1'-联苯]-4-基))-6-甲基-5-庚烯酮-2-4H-环戊二烯并[2,1-b:3,4-b']二噻吩-4,4-二基)双(乙烷-1-磺酸脂)]，结构式如图1c所示)。
更优选的，步骤(2)中所述亲水性共轭聚合物(HCPs)为PFNBTBr(聚[9,9-交替-(6'-N,N,N-三甲基铵)己基)芴-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)二溴化物])。
优选的，步骤(2)中溶剂的用量无明确要求，只需使亲水性共轭聚合物HCPs和g-C3N4-OH充分分散即可。
优选的，所述光催化剂在催化水制氢时需要负载氯铂酸助催化剂，助催化剂的加入量为光催化剂质量的0.0-3.0％
本发明原理：本发明先对g-C3N4表面进行-OH基团的改性，引入的-OH基团将提高体系亲水性和质子吸附，提高体系在水中的分散性和激子转移，此外，-OH的O杂原子可以与氮化碳的π共轭单元形成p-π共轭，通过形成光诱导电子和空穴的空间不对称分布，导致电子的离域扩展和电子转移的活性位点，有效改善g-C3N4七嗪环骨架的电荷分布，将利于实现局部空间电荷分离，从而有利于光催化活性的提高。
随后，引入亲水性共轭聚合物HCPs，相较常见共轭聚合物，HCPs的长共轭主链可以诱导分子内电荷转移，有效提高载流子迁移率和扩大可见光吸收；不仅如此，具有离域电子的长侧链可以增加聚合物亲水性，利于物质在水中的分散和对底物的吸附。此外，合适的能带结构会与富羟基氮化碳形成能级交错，构成的异质结能促进载流子在光激发位点周围离域，改善光生电荷-空穴分离与迁移。
更重要的是由于氢键中质子供体和受体的固有极性，富羟基氮化碳中的-OH基团可以有效增强与共轭聚合物的氢键作用，增强体系结合力，激发质子转移反应，提高光生载流子的传输速率，从而提高催化活性。
本发明的有益效果
(1)本发明使用廉价易得的尿素和富羟基糖类作为富羟基氮化碳的前驱体，微量掺杂蔗糖与亲水性共轭聚合物即得。利用溶液热冲击法有效地将富π电子基序和可极化的富羟基结构引入到氮化碳中。本发明可通过控制蔗糖掺杂比例，有效调控羟基含量及分布，从而调控其光催化性能。由此使得可极化的羟基诱导氮化碳与亲水性共轭聚合物产生分子间氢键作用，制备了具有更稳定界面的复合光催化剂。
(2)本发明所合成的光催化剂具有更加稳定和高效的两相载流子传输界面，更宽的光学吸收范围，更好的亲水性，极大的促进了光生电荷的分离和传输，并为催化反应的进行提供了更多的活性位点。本发明相对于由单一前驱体尿素合成的氮化碳具有更宽的可见光响应和更高的光催化分解水制氢效率及污染物降解效率。
(3)本发明制备的富羟基氮化碳工艺简易，产率可观，性能较好，是目前主流水汽剥离法制备的氮化碳纳米片的产率3.4倍，且能耗和成本更低，生产过程没有使用有毒试剂，更加绿色安全环保，符合实际生产需要，有利于大规模推广。
附图说明
图1为三种不同HCPs结构示意图；
图2为本发明亲水性共轭聚合物复合富羟基石墨相氮化碳光催化剂的工艺流程图；
图3为实施例2所得g-C3N4-OH光催化剂的SEM扫描电镜图；
图4为实施例2所得HCPs/g-C3N4-OH所得光催化剂的SEM扫描电镜图；
图5为实施例2所得g-C3N4-OH光催化剂的TEM透射电镜图；
图6为实施例2所得HCPs/g-C3N4-OH光催化剂的TEM透射电镜图；
图7为实施例2所得HCPs/g-C3N4-OH光催化剂的EDX能谱图；
图8为实施例2和对比例1的傅里叶变换红外光谱对比图；
图9为实施例2、对比例1和对比例3所得的氮化碳光催化剂的光催化分解水产氢活性的比较图；
图10为实施例3、对比例1和对比例4所得的氮化碳光催化剂的光催化降解RhB图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例不对本发明做任何形式的限定；除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备；除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
本发明亲水性共轭聚合物复合富羟基石墨相氮化碳光催化剂的工艺流程图见图1。
实施例1
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素与蔗糖按质量比为8000:1溶解于8ml去离子水形成完全均质溶液，以5℃/min的升温速率升温至300℃保温15min，随后继续以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得g-C3N4-OH粉末。
(2)将步骤(1)中得到的g-C3N4-OH粉末与PFNBTBr([9,9-交替-(6'-N,N,N-三甲基铵)己基)芴-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)二溴化物])按质量比95:5溶于20ml甲醇中，在机械搅拌400r/min的转速下自组装24h，蒸发溶剂，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
实施例2
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素与蔗糖按质量比为8000:1溶解于8ml去离子水形成完全均质溶液，以5℃/min的升温速率升温至300℃保温15min，随后继续以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得g-C3N4-OH粉末。
(2)将步骤(1)中得到的g-C3N4-OH粉末与PFNBTBr([9,9-交替-(6'-N,N,N-三甲基铵)己基)芴-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)二溴化物])按质量比99:1溶于20ml甲醇中，在机械搅拌400r/min的转速下自组装24h，蒸发溶剂，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
实施例3
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素与蔗糖按质量比为8000:5溶解于8ml去离子水形成完全均质溶液，以5℃/min的升温速率升温至300℃保温15min，随后继续以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得g-C3N4-OH粉末。
(2)将将步骤(1)中得到的g-C3N4-OH粉末与PFNBTBr([9,9-交替-(6'-N,N,N-三甲基铵)己基)芴-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)二溴化物])按质量比95:5溶于20ml甲醇中，在机械搅拌400r/min的转速下自组装24h，蒸发溶剂，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
实施例4
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素与蔗糖按质量比为8000:10溶解于8ml去离子水形成完全均质溶液，以5℃/min的升温速率升温至300℃保温20min，随后继续以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得g-C3N4-OH粉末。
(2)将步骤(1)中得到的g-C3N4-OH粉末与PFNBTBr([9,9-交替-(6'-N,N,N-三甲基铵)己基)芴-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)二溴化物])按质量比95:5溶于20ml甲醇中，在机械搅拌400r/min的转速下自组装24h，蒸发溶剂，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
实施例5
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素与葡萄糖按质量比为8000:5溶解于8ml去离子水形成完全均质溶液，以5℃/min的升温速率升温至300℃保温15min，随后继续以1℃/min的升温速率升温至400℃，保温5h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得g-C3N4-OH粉末。
(2)将步骤(1)中得到的g-C3N4-OH与PFNBTBr([9,9-交替-(6'-N,N,N-三甲基铵)己基)芴-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)二溴化物])按质量比95:5溶于20ml甲醇中，在机械搅拌400r/min的转速下自组装24h，蒸发溶剂，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
实施例6
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素与果糖按质量比为8000:5溶解于8ml去离子水形成完全均质溶液，以10℃/min的升温速率升温至300℃保温15min，随后继续以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得g-C3N4-OH-2粉末。
(2)将步骤(1)中得到的g-C3N4-OH-2粉末与PFNBTBr([9,9-交替-(6'-N,N,N-三甲基铵)己基)芴-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)二溴化物])按质量比95:5溶于20ml甲醇中，在机械搅拌100r/min的转速下自组装48h，蒸发溶剂，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
实施例7
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素与蔗糖按质量比为8000:1溶解于8ml去离子水形成完全均质溶液，以1℃/min的升温速率升温至300℃保温15min，随后继续以10℃/min的升温速率升温至550℃，保温1h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得g-C3N4-OH粉末。
(2)将步骤(1)中得到的g-C3N4-OH粉末与PFN-Br(聚[(9，9-双(3’(N,N-二甲基氨基)丙基)-2,7-芴)-交替-2,7-(9,9-二辛基芴)-溴])按质量比95:5溶于20ml甲醇中，在机械搅拌400r/min的转速下自组装24h，蒸发溶剂，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
实施例8
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素与蔗糖按质量比为8000:1溶解于8ml去离子水形成完全均质溶液，以5℃/min的升温速率升温至300℃保温15min，随后继续以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得g-C3N4-OH粉末。
(2)将步骤(1)中得到的g-C3N4-OH粉末与PCP-2F-Li(聚锂3,3'-(2-(2,2'-二氟-4'-甲基-[1,1'-联苯]-4-基)-6-甲基-4H-环戊基[2,1-b:3,4-b']二噻吩-4,4-二基)双(丙烷-1-磺酸酯))按质量比95:5溶于20ml四氢呋喃中，在机械搅拌500r/min的转速下自组装10h，蒸发溶剂，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
实施例9
一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将尿素与蔗糖按质量比为8000:5溶解于8ml去离子水形成完全均质溶液，以5℃/min的升温速率升温至350℃保温10min，随后继续以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得g-C3N4-OH粉末。
(2)将步骤(1)中得到的g-C3N4-OH粉末与PFNBTBr([9,9-交替-(6'-N,N,N-三甲基铵)己基)芴-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)二溴化物])按质量比80：20溶于20ml甲醇中，在机械搅拌500r/min的转速下自组装48h，蒸发溶剂，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
对比例1
将8g尿素放入坩埚中，以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得光催化剂bulk-g-C3N4。
对比例2
将1mgPFBTBr溶于20ml甲醇中，在机械搅拌400r/min的转速下自组装24h，蒸发溶剂，即得光催化剂。
对比例3
(1)将8g尿素以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得光催化剂bulk-g-C3N4。
(2)将上述bulk-g-C3N4与PFBTBr按质量比99:1溶于20ml甲醇中，在机械搅拌400r/min的转速下自组装24h，蒸发溶剂，即得光催化剂。
对比例4
(1)将8g尿素以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，随后缓慢冷却退火至室温，研磨得bulk-g-C3N4。
(2)将上述bulk-g-C3N4与PFBTBr按质量比95:5溶于20ml甲醇中，在机械搅拌400r/min的转速下自组装24h，蒸发溶剂，即得光催化剂。
检测试验
(一)对实施例2所得g-C3N4-OH光催化剂进行扫描电镜检测，得到图3所示扫描电镜图。由图3可知所制备的富羟基氮化碳为多孔的纳米片层材料。
(二)对实施例2所得HCPs/g-C3N4-OH光催化剂进行扫描电镜检测，得到图4所示扫描电镜图。由图4可知所制备的复合材料保留了富羟基氮化碳为多孔的纳米片层结构，表明，聚合物在与g-C3N4-OH纳米片的整合过程中，纳米片的形貌通过自组装过程得以维持。
(三)对实施例2所得g-C3N4-OH光催化剂进行扫描电镜检测，得到图5所示投射电镜图。由图5可知所制备的富羟基氮化碳在拥有多孔片层材料特征的同时，具有较多褶皱和不规则结构，利于比表面积的增大和形成更多活性位点。
(四)对实施例2所得HCPs/g-C3N4-OH光催化剂进行扫描电镜检测，得到图6所示投射电镜图。由图6可知复合材料显示出与g-C3N4-OH相似的形貌，表明HCPs的引入没有破坏g-C3N4-OH的平面结构，而是保持了g-C3N4-OH的二维特征。由于裸露的HCPs是不规则的，因此在TEM图像中杂化片的边缘略有模糊，这表明HCPs成功附着在氮化碳片上。
(五)对实施例2所得HCPs/g-C3N4-OH光催化剂进行EDX能谱测试，得到图7所示EDX能谱图。可以观察到氧(O)成功的注入到氮化碳的骨架中，间接表明富羟基氮化碳的成功制备。值得注意的是，由于HCPs掺杂量过少和设备检出限相对较高，轻元素硫(S)信号易被干扰导致不能直接观测，但可以看到HCPs特征元素溴(Br)的均匀分布，证明HCPs在g-C3N4-OH纳米片上分布均匀，且复合光催化剂的成功制备。
(六)对实施例2、实施例2步骤(1)中所得g-C3N4-OH、对比例1和对比例2制得的光催化剂进行红外光谱测试，所得结果如图8所示。bulk-g-C3N4和g-C3N4-OH的FTIR光谱中以811cm-1为中心的强峰是由三嗪单元的拉伸振动引起的，而在1158～1631cm-1之间的多个峰是由七嗪骨架中的N-C＝N异聚引起的。g-C3N4-OH在约1158cm-1处的振动带源于C-O键的存在。掺杂蔗糖后，C-N的拉伸模式发生了明显的红移，从1161到1247cm-1。3176cm-1处的-NH2伸展模式强度减小，而3523cm-1处的-OH伸展模式强度增大。这些结果提供了直接的证据，证明碳掺杂发生在七嗪单元上，并在氮化碳骨架的边缘位置形成羟基。PFBT-CPE的FTIR光谱在约600到700cm-1处的峰归因于芴结构，而苯并噻二唑信号可在1700cm-1左右观测，位于2721cm-1与2929cm-1特征型号可归因于聚合物中亚甲基的两个特征振动。实施例2的HCPs掺杂量较少和存在峰信号的重叠，但仍能观察到位于约600到700cm-1芴特征峰和1700cm-1左右的苯并噻二唑特征峰，说明复合后氮化碳结构保持完整，且HCPs成功与g-C3N4-OH复合。
(七)对实施例2、实施例2步骤(1)中所得g-C3N4-OH、对比例1和对比例3制得的光催化剂，进行产氢性能研究。进行过程如下：以氩灯为产氢光源，波长范围为入≥400nm，催化剂投加量为0.1g/L，牺牲剂为10mL，加水90mL，并负载上1.5wt％助催化剂，作为对照，再取一组对比例1不负载助催化剂，其他条件一致。对反应池抽真空，以氩气为载气，使用气相色谱检测系统中产生的H2，进行为期5h的产氢实验，每隔1h收集一次系统中氢气的数据。以实施例2及实施例2中所得g-C3N4-OH、对比例1、无助催化剂对比例1和对比例3制得的光催化剂在氩灯下光催化产氢效果图如图9所示，横坐标为时间，纵坐标为产氢量，上方曲线为本发明方法获得的样品在氩灯下，以三乙醇胺为牺牲剂产氢量随时间变化曲线，通过对比发现PFBT-CPE/g-C3N4-OH在5h内速率达到4163.6umolg-1h-1，为PFBT-CPE/bulk-g-C3N4(2120.4umolg-1h-1)的2倍，是g-C3N4-OH的1.3倍,是bulk-g-C3N4的1.6倍。说明光催化活性提升的得益于改性的两相界面间增强的相互作用和催化剂体系亲水性的有效改善。
(八)以实施例3、对比例1和对比例4制得的光催化剂，进行降解性能研究，进行过程如下：以LED灯作为可见光光源，催化剂投加量为0.1g/L，向配制的50mL浓度为10mg*L-1的RhB水溶液中加入催化剂后，避光搅拌0.5h，使其吸附脱附平衡。置于LED下，进行光催化光反应。间隔一定时间取3mL上清液离心15min。分光光度法测试RhB原液和取出的上清液吸光度。结果如图10所示，横坐标为时间，纵坐标为溶液中的存在的RhB的含量占比，下方曲线为本发明方法获得的样品在LED光下降解RhB随时间变化曲线，在降解实验中，取较优的复合催化剂降解RhB，降解率2h达99.9％，在相同时间内较bulk-g-C3N4有显著提升。通过对比发现本发明的材料对比bulk-g-C3N4降解效果明显，显然本发明提供的HCPs/g-C3N4-OH光催化剂具有改善的光催化降解RhB效率。
综上所述，本发明提出了一种通过“亲上加亲”作用机制增强两相间界面相互作用来提升复合光催化剂催化活性的方法，制备了亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳纳米片的复合光催化材料。其结构稳定、制备工艺简单、原子经济性高；根据实施例的数据可知，在可见光催化分解水产氢与降解污染物性能测试中，本发明制备的复合光催化剂产氢速率与降解速率显著高于石墨相氮化碳，具有高的可见光催化产氢性能和好的循环稳定性。
Claims (8)
1.一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将尿素与富羟基糖类溶解于去离子水形成完全均质溶液，煅烧溶液，研磨得到g-C3N4-OH粉末；
(2)将亲水性共轭聚合物溶于溶剂中，加入步骤(1)得到的g-C3N4-OH粉末后自组装，将溶剂蒸发后研磨，即得亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂。
2.根据权利要求1所述亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述富羟基糖类包括蔗糖、果糖、葡萄糖或麦芽糖。
3.根据权利要求1所述亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述尿素与富羟基糖类的质量比为尿素：富羟基糖类＝8000:1-8000:10。
4.根据权利要求1所述亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述煅烧具体为以1-10℃/min的升温速率升温至300-350℃保温10-20min，随后继续以1-10℃/min的升温速率升温至400-550℃，保温1-5h，最后缓慢冷却退火至室温。
5.根据权利要求1所述亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述g-C3N4-OH与水性共轭聚合物的质量比为g-C3N4-OH：亲水性共轭聚合物＝99:1-80:20。
6.根据权利要求1所述亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述溶剂为甲醇、氯仿或四氢呋喃。
7.根据权利要求1所述亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中自组装方法为在100-500r/min转速下机械搅拌10-48h。
8.根据权利要求1所述亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述亲水性共轭聚合物包括聚PFBT-CPE、PFN-Br或PCP-2F-Li。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311537395.4A CN117563664B (zh) | 2023-11-17 | 2023-11-17 | 一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311537395.4A CN117563664B (zh) | 2023-11-17 | 2023-11-17 | 一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117563664A true CN117563664A (zh) | 2024-02-20 |
| CN117563664B CN117563664B (zh) | 2024-06-07 |
Family
ID=89887539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311537395.4A Active CN117563664B (zh) | 2023-11-17 | 2023-11-17 | 一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117563664B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011116625A (ja) * | 2010-08-26 | 2011-06-16 | Sharp Corp | 水素製造装置および水素製造方法 |
| US20130157838A1 (en) * | 2008-06-18 | 2013-06-20 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Doped-carbon composites, synthesizing methods and applications of the same |
| CN109788760A (zh) * | 2016-07-28 | 2019-05-21 | 艾克森实验室有限公司 | 包含有机和无机多结复合材料的抗微生物光反应性组合物 |
| CN110124733A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-16 | 江苏大学 | 一种共轭聚合物光催化剂及制备方法和应用 |
| CN111420695A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-17 | 昆明理工大学 | 一种可见光降解有机污染物的复合光催化剂及其制备方法 |
| US10987659B1 (en) * | 2020-11-05 | 2021-04-27 | King Abdulaziz University | Synthesis of TiO2/Co3O4 core-shell photocatalysts |
| CN113416299A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-21 | 河南科技学院 | 侧链悬挂生物碱基的有机共轭聚合物光催化剂 |
| CN113842939A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-28 | 郑州大学 | 光催化剂及其制备方法 |
| CN115155643A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-11 | 五邑大学 | 一种光催化复合材料及其制备方法与应用 |
-
2023
- 2023-11-17 CN CN202311537395.4A patent/CN117563664B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130157838A1 (en) * | 2008-06-18 | 2013-06-20 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Doped-carbon composites, synthesizing methods and applications of the same |
| JP2011116625A (ja) * | 2010-08-26 | 2011-06-16 | Sharp Corp | 水素製造装置および水素製造方法 |
| CN109788760A (zh) * | 2016-07-28 | 2019-05-21 | 艾克森实验室有限公司 | 包含有机和无机多结复合材料的抗微生物光反应性组合物 |
| CN110124733A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-16 | 江苏大学 | 一种共轭聚合物光催化剂及制备方法和应用 |
| CN111420695A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-17 | 昆明理工大学 | 一种可见光降解有机污染物的复合光催化剂及其制备方法 |
| US10987659B1 (en) * | 2020-11-05 | 2021-04-27 | King Abdulaziz University | Synthesis of TiO2/Co3O4 core-shell photocatalysts |
| CN113416299A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-21 | 河南科技学院 | 侧链悬挂生物碱基的有机共轭聚合物光催化剂 |
| CN113842939A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-28 | 郑州大学 | 光催化剂及其制备方法 |
| CN115155643A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-11 | 五邑大学 | 一种光催化复合材料及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| WEI ZHOU ET AL: """Anionic donor–acceptor conjugated polymer dots/g-C3N4 nanosheets heterojunction: High efficiency and excellent stability for co-catalyst-free photocatalytic hydrogen evolution""", 《《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》》, vol. 608, 12 October 2021 (2021-10-12), pages 2 * |
| ZHIMIN ZHAI ET AL: ""Mesoporous Carbon Nitride with π-Electron-Rich Domains and Polarizable Hydroxyls Fabricated via Solution Thermal Shock for Visible-Light Photocatalysis"", 《AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》, vol. 16, no. 12, 30 November 2022 (2022-11-30), pages 21009 * |
| 车慧楠: ""Mesoporous Carbon Nitride with π-Electron-Rich Domains and Polarizable Hydroxyls Fabricated via Solution Thermal Shock for Visible-Light Photocatalysis"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》, no. 01, 15 January 2021 (2021-01-15), pages 014 - 418 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117563664B (zh) | 2024-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107876087B (zh) | 甲胺铅碘-还原氧化石墨烯复合光催化材料的制备及其光催化制氢的应用 | |
| CN115181265B (zh) | 一种亚甲基修饰共价三嗪骨架材料及其制备方法和应用 | |
| CN114570429A (zh) | 一种单原子负载共价有机框架材料及其制备与在光解水制氢中的应用 | |
| CN114875509B (zh) | 基于有机给受体异质结的纳米纤维组合物及其静电纺丝制法与光催化应用 | |
| Wang et al. | Fabricating fragmented intramolecular DA integrated carbon nitride photocatalyts with elevating activity: Performance and mechanism analysis | |
| CN112607736A (zh) | 一种杂原子掺杂的多功能碳基电极材料的制备方法及其应用 | |
| Li et al. | 2D/2D ultrathin polypyrrole heterojunct aerogel with synergistic photocatalytic-photothermal evaporation performance for efficient water purification | |
| Xu et al. | Molecular engineering for constructing a D–A system and enhancing delocalization in gC 3 N 4 with superior photocatalytic activity | |
| Xing et al. | Realizing high-efficiency carrier separation in 3D hierarchical carbon nitride nanosheets via intramolecular donor-acceptor motifs strategy | |
| CN117563664B (zh) | 一种亲水性共轭聚合物复合富羟基氮化碳光催化剂的制备方法 | |
| CN110668417A (zh) | 中空仙人掌状碳片-碳纳米管的制备方法 | |
| 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 | |
| CN110841688A (zh) | 基于自组装氮化碳球/片同质异构结的共催化剂的制备方法 | |
| CN113856753B (zh) | 一种COF-5/CoAl-LDH异质结复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113663715B (zh) | 一种P掺杂g-C3N4片状光催化剂及其制备方法、应用 | |
| CN115194144A (zh) | 铁配位的共价三嗪聚合物衍生的纳米团簇材料的制备方法 | |
| CN113398966A (zh) | 多孔氮掺杂碳纳米纤维分散镍与磷化钼的光催化剂及其制备和应用 | |
| CN113600242B (zh) | S型T-COF@CdS核壳异质结复合光催化材料及其制备和在光解产氢中的应用 | |
| CN117619436A (zh) | RP/TpPa-1-COF光催化剂及其制备方法和在光催化水分解制氢反应中的应用 | |
| CN114405544B (zh) | 一种共轭聚合物负载金属铂纳米颗粒及其制备方法与在光催化析氢上的应用 | |
| CN115845894B (zh) | 一种碳掺杂的六棱多孔管状氮化碳及其制备方法和应用 | |
| CN114713286B (zh) | 一种具有稳定核-壳结构的Ti-MOFs@COFs杂化材料及其制备方法和应用 | |
| CN114768870B (zh) | Pani/nenp-1复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115055199B (zh) | 一种硫掺杂蜂窝状纳米薄片g-C3N4及其制备方法和应用 | |
| CN117443422A (zh) | 一种磷化钌负载球状氮化碳光催化剂及其制备方法和应用 |
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 |