一种贵金属负载g-C3N4光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种贵金属负载g

【技术实现步骤摘要】
一种贵金属负载g-C3N4光催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及光催化剂
，尤其涉及一种贵金属负载g-C3N4光催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]基于半导体材料的光催化技术被誉为解决人类能源短缺和环境污染的绿色新技术和理想途径。半导体光催化技术作为高效节能的绿色环保技术，在降解有机污染物、光解水制氢、还原二氧化碳等方面具有独特的优势。传统的半导体光催化剂TiO2，由于带隙较宽，可见光利用率低，只能吸收占太阳能4％的紫外光，限制了其进一步的实际应用。
[0003]g-C3N4(石墨相氮化碳)是一种非金属有机聚合物半导体材料，因其带隙较窄，对可见光响应，且具有优异的物化稳定性、容易改性和良好的电子结构等特点，受到光催化领域的广泛关注。g-C3N4可直接通过焙烧三聚氰胺、二聚氰胺、尿素、硫脲等廉价原料获得，但得到的g-C3N4往往比表面积较小、光生载流子复合较快及可见光利用率低等缺点。为了提高半导体材料的光催化活性，通常采用掺杂金属、复合半导体材料及表面沉积贵金属等方法，以抑制光生载流子复合及拓宽光谱响应范围等。此外，还可通过优化制备方法来改善g-C3N4的光催化性能。
[0004]中国专利CN107088434B中公开了一种g-C3N
4-Cu2O催化剂的制备方法，在溶液中加入Cu
2+
和g-C3N4，搅拌，超声，获得悬浮液，在搅拌状态加入木糖醇，调节pH，搅拌得混合液，将混合液在高压反应容器中恒温加热，冷却后得到反应物，随后经过过滤、清洗、干燥，获得固体产物，随后将固体产物在惰性气氛下恒温加热，得到g-C3N
4-Cu2O催化剂。
[0005]中国专利CN106622324B中公开了一种石墨相碳化氮纳米片/四氧化三钴纳米片鱼鳞状结构复合纳米材料及制备方法，将三聚氰胺焙烧、超声剥离、离心、冷冻干燥后得到g-C3N4纳米片，随后将装有g-C3N4纳米片、六水合硝酸钴、六亚甲基四胺、乙醇反应釜置于烘箱中恒温老化处理，冷却后的反应物经水洗、醇洗、离心、干燥得到目标复合纳米材料。
[0006]中国专利CN111215115A中公开了一种超薄二维碳化钛/二维石墨相氮化碳纳米片可见光异质结催化材料的制备方法，(1)将Ti3AlC2用HF酸刻蚀去掉Al层，得到Ti3C2(碳化钛)粉末，将其分散至尿素溶液中，经冰水浴超声、烘干后，得到碳化钛-尿素前驱体，将其于N2氛围下焙烧，得到超薄二维碳化钛/二维石墨相氮化碳纳米片异质结。
[0007]中国专利CN105731397B中公开了一种碳化氮材料的制备方法，将尿素与金属盐混合，高温热解后，利用强酸或强碱溶液除去热解产物中的金属氧化物或金属盐组分，得到碳化氮材料。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是
技术介绍
中提到的一些缺陷，提供一种超临界二氧化碳与超临界有机物联合制备贵金属负载g-C3N4光催化剂的方法。
[0009]为了解决上述问题，本专利技术提出以下技术方案：
[0010]一种贵金属负载g-C3N4光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0011](1)将g-C3N4前驱体和水置于高温高压反应釜中，于温度165～220℃下进行老化反应0～24h；老化反应结束后进一步升温加压至水的超临界状态，接触反应1～6h，得到目标g-C3N4，其中g-C3N4前驱体为含氰基的前体化合物，水超临界状态的温度为400～700℃，压力为22.1～35MPa；
[0012](2)待反应釜降温至预设温度时，向其中通入有机溶剂和贵金属盐，在有机溶剂的超临界状态下，使目标g-C3N4与贵金属盐反应，反应20～125min，得到贵金属负载g-C3N4光催化剂；其中，所述贵金属盐所含的贵金属元素与目标g-C3N4的质量比为1：(10～100)。
[0013]其进一步地技术方案为，步骤(1)中，g-C3N4前驱体和水的质量比为1：(2～10)。
[0014]其进一步地技术方案为，所述g-C3N4前驱体为尿素、硫脲、氰胺、二聚氰胺、三聚氰胺、三聚氰酸或其混合物。
[0015]其进一步地技术方案为，步骤(1)中，老化反应结束后进一步升温加压至水的超临界状态的操作中，还包括向反应釜中通入流量为0～18L/h的氧化性气体和/或惰性气体的操作。
[0016]其进一步地技术方案为，步骤(2)中，所述有机溶剂选自甲醇或乙醇。
[0017]其进一步地技术方案为，步骤(2)中，所述有机溶剂选自甲醇时，甲醇超临界状态的温度为242～288℃，压力为8.5～14.8Mpa。
[0018]其进一步地技术方案为，步骤(2)中，所述有机溶剂选自乙醇时，乙醇超临界状态的温度为246～290℃，压力为6.5～14.8MPa。
[0019]其进一步地技术方案为，所述贵金属盐选自氯金酸、四氯金酸钠、四氯金酸钾、四氯化铂、氯铂酸、氯铂酸钠、硝酸银、硫酸银、醋酸银、二氯化钯、四氯钯酸钾、四氯钯酸钠、六氯钯酸钾、六氯钯酸钠、三氯化钌、氯钌酸铵、亚硝酰硝酸钌或其混合物。
[0020]其进一步地技术方案为，所述步骤(2)中，还包括，反应完后，回收有机溶剂的操作。
[0021]其进一步地技术方案为，所述氧化性气体选自氧气、臭氧中的至少一种；所述惰性气体选自氮气、氩气、氦气中的至少一种。
[0022]本专利技术的原理为：
[0023](1)利用超临界水优异的膨胀性、流动性、反应活性，快速得到g-C3N4；
[0024](2)利用超临界水与气体互溶的特性，膨胀气体不仅有利于制备多孔g-C3N4，而且还可剥脱块状g-C3N4，从而得到薄层g-C3N4，当气体为氧化性气体时，可更快速的制备g-C3N4；
[0025](3)利用超临界有机溶剂突出的还原性和分散性，制备高度分散的贵金属负载型催化剂。
[0026]与现有技术相比，本专利技术所能达到的技术效果包括：
[0027]本专利技术利用超临界水优异的膨胀性、流动性、反应活性，以及可与气体互溶的特性，快速的得到多孔薄层结构的g-C3N4；利用超临界有机物强的分散和还原能力，实现贵金属在g-C3N4表面的高分散。
[0028]本专利技术提供的贵金属负载g-C3N4光催化剂的制备方法，利用超临界水热缩聚合成g-C3N4，反应时间短，制备过程简单；在密闭空间中完成制备过程，g-C3N4产率高，产物纯净
度高；对原料没有特殊要求，适用性强；水及有机剥脱剂可回收，降低工艺成本；密闭空间中先后完成二维纳米片与负载型催化剂制备过程，产物纯净度高；反应结束后，可直接泄压，实现固液气分离，釜内残留固体为贵金属负载g-C3N4复合光催化剂。
具体实施方式
[0029]下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下将描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贵金属负载g-C3N4光催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)将g-C3N4前驱体和水置于高温高压反应釜中，于温度165～220℃下进行老化反应0～24h；老化反应结束后进一步升温加压至水的超临界状态，接触反应1～6h，得到目标g-C3N4，其中g-C3N4前驱体为含氰基的前体化合物，水超临界状态的温度为400～700℃，压力为22.1～35MPa；(2)待反应釜降温至预设温度时，向其中通入有机溶剂和贵金属盐，在有机溶剂的超临界状态下，使目标g-C3N4与贵金属盐反应，反应20～125min，得到贵金属负载g-C3N4光催化剂；其中，所述贵金属盐所含的贵金属元素与目标g-C3N4的质量比为1：(10～100)。2.如权利要求1所述的贵金属负载g-C3N4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，g-C3N4前驱体和水的质量比为1：(2～10)。3.如权利要求1所述的贵金属负载g-C3N4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述g-C3N4前驱体为尿素、硫脲、氰胺、二聚氰胺、三聚氰胺、三聚氰酸或其混合物。4.如权利要求1所述的贵金属负载g-C3N4光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，老化反应结束后进一步升温加压至水的超临界状态的操作中，还包括向反应釜中通入流量为0～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李菊英，张月超，钱正芳，丁腾达，钱毅光，高小中，程亚楠，黄晓桐，潘伟杰，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：