一种碳缺陷型g-C3N4催化材料及其制备方法

本发明涉及催化材料，特别是涉及一种碳缺陷型g-c3n4催化材料及其制备方法。

背景技术：

1、g-c3n4由于其具有优异的光学与电学特性，在光催化、能量存储、太阳能电池、电催化、发光显示、生物医学、环境治理等领域受到广泛关注与应用。传统的g-c3n4光生载流子容易复合、催化活性位数量有限，极大抑制了g-c3n4在众多领域的实际应用。在g-c3n4单元结构内引入碳缺陷能够高效调节光催化剂的电子能带结构、抑制光生载流子的复合以及构筑表面活性位点，从而提高其在光催化反应中的催化性能。

2、目前，尽管已有一些引入碳缺陷的制备工艺和方法，但存在步骤繁琐、流程较长、可见光吸收有限等缺点。基于此类研究，本申请提供一种简单的碳缺陷型g-c3n4催化材料及其制备方法，以更好地解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种碳缺陷型g-c3n4催化材料及其制备方法，其制备步骤简单，大幅提升电子-空穴对的分离效率，提供更多的表面活性位点，可更好地满足应用需求。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种碳缺陷型g-c3n4催化材料的制备方法，包括如下制备步骤：

4、将尿素粉末、六氯三磷腈粉末和九水硝酸铁混合均匀后充分研磨；

5、之后用铝箔纸将其包裹，置于管式炉中，以氩气为保护气，于530-580℃，保温3-5h；

6、自然冷却之后，将所得产物分散于氢氟酸中，搅拌酸洗刻蚀；

7、最后过滤收集、干燥，并在玛瑙研钵中充分研磨得到黄褐色产物ccnx。

8、进一步地，所述尿素粉末、六氯三磷腈粉末和九水硝酸铁的质量比为5:0.3:0.8-1.2。

9、进一步地，将尿素粉末、六氯三磷腈粉末和九水硝酸铁混合均匀后充分研磨后，装于有盖瓷舟中，用一层铝箔纸进行包裹，再置于管式炉中。

10、进一步地，管式炉中的升温速率为3-5℃/min。

11、进一步地，氩气的流速为15ml/min。

12、进一步地，需要将所得产物置于质量分数为40％的氢氟酸中，进行搅拌酸洗刻蚀。

13、进一步地，所述氢氟酸的体积为8-10ml，搅拌酸洗时间为22-26h。

14、基于同一发明构思，本申请还提供一种上述的制备方法制得的碳缺陷型g-c3n4催化材料。

15、进一步地，所述材料具有碳缺陷结构，并呈黄褐色。

16、本发明的有益效果如下：

17、1、本发明提供的碳缺陷型g-c3n4催化材料的制备方法，其工艺流程简单，制备过程只需要进行研磨、保温反应、酸洗刻蚀和过滤干燥收集，操作简便，制备的材料稳定性好，可以更好地确保其应用性能；

18、2、本申请提供的碳缺陷型g-c3n4催化材料，其具有碳缺陷，并呈黄褐色，其带隙小于cn，大大提升了催化材料对可见光的吸收，同时由于碳空位的引入从而产生了新的电荷转移的新通道，出现了非辐射途径，阻碍了光激发电子-空穴对的复合，使其表面上的光生电子-空穴对分离效率更高，复合率较低，可以实现更好的催化效果。

技术特征：

1.一种碳缺陷型g-c3n4催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的碳缺陷型g-c3n4催化材料的制备方法，其特征在于，所述尿素粉末、六氯三磷腈粉末和九水硝酸铁的质量比为5:0.3:0.8-1.2。

3.根据权利要求1所述的碳缺陷型g-c3n4催化材料的制备方法，其特征在于，将尿素粉末、六氯三磷腈粉末和九水硝酸铁混合均匀后充分研磨后，装于有盖瓷舟中，用一层铝箔纸进行包裹，再置于管式炉中。

4.根据权利要求1所述的碳缺陷型g-c3n4催化材料的制备方法，其特征在于，管式炉中的升温速率为3-5℃/min。

5.根据权利要求1所述的碳缺陷型g-c3n4催化材料的制备方法，其特征在于，氩气的流速为15ml/min。

6.根据权利要求1所述的碳缺陷型g-c3n4催化材料的制备方法，其特征在于，需要将所得产物置于质量分数为40％的氢氟酸中，进行搅拌酸洗刻蚀。

7.根据权利要求6所述的碳缺陷型g-c3n4催化材料的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸的体积为8-10ml，搅拌酸洗时间为22-26h。

8.一种由权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的碳缺陷型g-c3n4催化材料。

9.根据权利要求8所述的碳缺陷型g-c3n4催化材料，其特征在于，所述材料具有碳缺陷结构，并呈黄褐色。

技术总结
本发明涉及催化材料技术领域，具体涉及一种碳缺陷型g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;催化材料及其制备方法，本发明提供的制备方法，制备过程只需要进行研磨、保温反应、酸洗刻蚀和过滤干燥收集，操作简便，制备的材料稳定性好，可以更好地确保其应用性能；本申请提供的催化材料，其具有碳缺陷，并呈黄褐色，其带隙小于CN的带隙，提升了对可见光的吸收，同时由于碳空位的引入产生了新的电荷转移通道，出现了非辐射途径，阻碍了光激发电子‑空穴对的复合，使其表面上的光生电子‑空穴对分离效率更高，复合率较低，可以实现更好的催化效果。

技术研发人员：党海峰,钟黄,李梦云,李琪
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5