一种改性g-C3N4材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种改性g

【技术实现步骤摘要】
一种改性g
‑
C3N4材料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及催化剂制备
，更具体的涉及一种改性g
‑
C3N4材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]沙漠化是当今世界所面临的的具有局部地区与全球范围效应的最严重的环境问题之一。由于牧民过度放牧使大草原慢慢变得贫瘠，很多自然牧场已经成为沙漠和戈壁，另外矿产的大量开采也导致环境进一步恶化，绿化面积逐渐降低，导致环境恶化，出现沙尘暴等。环境问题成为了一个越来越重要的话题，而随着社会飞速发展，能源问题的重要性日益凸显出来了，煤，等非可再生能源日趋减少，这为新型清洁能源的发展带来了极大的机遇。在不断研究发现中，太阳能作为可再生环保无污染的绿色清洁能源，成为了一种理想的新型能源，吸引了大批研究者的目光，日益占据了重要地位。
[0003]光催化是利用光的能量转化为化学能。最早于1967的藤岛昭教授发现而闻名于世，当时正处于能源危机的背景下，吸引了大批研究者的目光。光催化剂是指在光的照射下，自己不发生变化，但是可以促进化学反应的物质。由于光催化剂只提供了发生反应的场所，所以它发挥作用的时间是比较持久而稳定的，而且可以减少资源的浪费和反应污染物的产生。
[0004]氮化碳在可见光条件下具有优异的光催化性能，石墨相氮化碳(g
‑
C3N4)是具有片层状结构的一种碳氮化合物材料。目前对g
‑
C3N4研究最热的是它可见光响应性能，具有可以吸收可见光、合适的化学电位、绿色环保无污染等优点。研究发现，g
‑
C3N4的光催化能力与其结构性质分不开，材料中的N＝C
‑
N键是由氮原子的SP2轨道杂化形成的，它是一个特殊的键合体系，这提供了g
‑
C3N4完整的电子结构，使其更容易形成光生电子
‑
空穴对。研究还发现，g
‑
C3N4材料具有2.7eV的禁带宽度，并且可以吸收可见光的波长可以达到475nm，是潜在的能应用于多种生产中的光催化剂。然而，g
‑
C3N4还是具有一定的缺陷，g
‑
C3N4因为片层状空间结构，对可见光利用效率低，光催化性能和光催化效率将会受到很大的限制，不能得到普遍的应用，因此需要对g
‑
C3N4进行改性处理以提高其光催化性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改性g
‑
C3N4材料及其制备方法和用途。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种改性g
‑
C3N4材料的制备方法，按照以下步骤进行制备：
[0007]步骤1、以聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物为介孔模板剂，以三乙醇胺为微孔模板剂，加入氨水，并以正硅酸乙酯为硅源，制备得到介孔
‑
微孔SiO2，备用；
[0008]步骤2、将含氮有机物和掺杂用化合物加入去离子水中，在60
‑
80℃加热直至溶解，得到溶液，然后将步骤1中的介孔/微孔二氧化硅加入所述溶液中，搅拌至均匀后，进行干燥
处理得到混合物；将混合物进行煅烧，冷却后，研磨得到掺杂SiO2/g
‑
C3N4材料，即改性g
‑
C3N4材料；其中掺杂用化合物为稀土元素化合物或非金属元素化合物的一种或两种。
[0009]优选的，步骤1中，将聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物和三乙醇胺溶解于去离子水中，搅拌使其混合均匀，加入氨水，搅拌30
‑
40min后，加入正硅酸乙酯，搅拌20min，在70
‑
80℃下静置反应36
‑
48h，收集沉淀物，干燥后得到介孔
‑
微孔SiO2；
[0010]其中聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚、三乙醇胺、去离子水、氨水、正硅酸乙酯的比值为0.5g:4
‑
7.5g：30ml：4g：2.5g。
[0011]优选的，步骤1中，搅拌的转速为300
‑
500rpm
[0012]优选的，步骤1中，干燥条件为60℃下干燥6h。
[0013]优选的，含氮有机物与掺杂用化合物和介孔
‑
微孔SiO2的质量比为5：0.263
‑
0.328：0.0625。
[0014]优选的，步骤2中含氮有机物为硫脲、双氰胺、三聚氰胺中的一种。
[0015]优选的，步骤2中的稀土元素化合物为硝酸镧，非金属元素为三氧化硼。
[0016]优选的，步骤2中的煅烧条件为升温至500
‑
550℃，保温4
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5h，升温速率为2
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3℃/min。
[0017]本专利技术的第二个目的是根据上述方法制备一种改性g
‑
C3N4材料。
[0018]本专利技术的第三个目的是提供上述改性g
‑
C3N4材料在降解造纸废水中有机物中的应用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术以聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物为介孔模板剂，以三乙醇胺为微孔模板剂，制备了介孔
‑
微孔二氧化硅，其独特的孔道结构可以提高物质的扩散系数，可以有效提高催化性能；
[0021](2)采用热聚合法制备以含氮有机物为原料，再加入介孔
‑
微孔二氧化硅制备改性g
‑
C3N4材料，该方法操作简单，反应条件温和，制备得到的改性g
‑
C3N4材料可用于降解造纸废水中的有机物。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所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做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。
[0023]下述实验方法和检测方法，如没有特殊说明，均为常规方法，下述试剂和原料，如无特殊说明，均为市售试剂和原料，本专利技术所用氨水为25％的浓氨水。
[0024]实施例1
[0025]步骤1、称取0.5g聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
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聚环氧乙烷三嵌段共聚物和4g三乙醇胺，溶解于30ml去离子水中，待其溶解且混合均匀后，在搅拌状态下，逐滴加入4g氨水，之后在300rpm转速下搅拌30min，然后加入2.5g正硅酸乙酯，在500rpm转速下搅拌20min，在80℃下静置48h，收集沉淀物，然后在60℃下干燥6h，干燥后得到介孔...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性g
‑
C3N4材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行制备：步骤1、以聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物为介孔模板剂，以三乙醇胺为微孔模板剂，加入氨水，并以正硅酸乙酯为硅源，制备得到介孔
‑
微孔SiO2，备用；步骤2、将含氮有机物和掺杂用化合物加入去离子水中，在60
‑
80℃加热直至溶解，得到溶液，然后将步骤1中的介孔/微孔二氧化硅加入所述溶液中，搅拌至均匀后，进行干燥处理得到混合物；将混合物进行煅烧，冷却后，研磨得到掺杂SiO2/g
‑
C3N4材料，即改性g
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C3N4材料；其中掺杂用化合物为稀土元素化合物或非金属元素化合物的一种或两种。2.根据权利要求1所述的一种改性g
‑
C3N4材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，将聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物和三乙醇胺溶解于去离子水中，搅拌使其混合均匀，加入氨水，搅拌30
‑
40min后，加入正硅酸乙酯，搅拌20min，在70
‑
80℃下静置反应36
‑
48h，收集沉淀物，干燥后得到介孔
‑
微孔SiO2；其中聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
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聚环氧乙烷三嵌段共聚、三乙醇胺、去离子水、氨水、正硅酸乙酯的比值为0.5g:4

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旸，赵春，
申请(专利权)人：运城学院，
类型：发明
国别省市：