一种以超声辅助法合成片层g‑C3N4与TiO2纳米棒复合材料的方法，它涉及一种用于光解水产氢的g‑C3N4/TiO2纳米复合材料的制备方法。本发明专利技术要解决现有类石墨烯片成结构的g‑C3N4难剥离的问题。本发明专利技术的方法为：一、制备TiO2纳米棒；二、制备具有片成结构的g‑C3N4；三、超声微波辅助合成片层g‑C3N4与TiO2纳米棒复合材料；四、冻干即得到所需剥离g‑C3N4与TiO2纳米棒复合材料。与现有技术相比，本发明专利技术方法操作简单、成本低，易于实现商业化。制得的片层g‑C3N4与TiO2纳米棒复合材料表面反应活性位点增多，比表面积显著增大，在模拟太阳光下有良好的光解水产氢性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以超声辅助法合成片层g_C3N4与T1 2。
技术介绍
近些年来，随着工业生产高速发展能源需求日益增长、化石能源逐渐枯竭以及使用核能可能给带来的环境问题，促进了开发新型绿色能源的研究热潮。氢能是一种极具潜力的高效清洁能源被人们所青睐，光解水制氢利用水资源作为氢来源，快速便捷地将可持续的太阳能转化为氢能，有望解决能源问题和环境两大问题。福州大学王心晨教授等人首次通过热解单氰胺制备g_C3N4，并在三乙醇胺作为牺牲剂，Pt作助催化剂的体系在可见光下分解水制氢。开辟了利用太阳能光解水制氢的新兴研究领域，并在光催化剂的合成、改性等方面取得较大进展。g_C3N4作为一种重要的新型半导体，被广泛的研究，研究证明其在可见光下作为光解水制氢的催化剂。但是由于热处理碳氮化合物制备的g_C3N4在高温下容易使其发生团聚，表面活性位点低，导致其光催化活性差，这很大程度上限制了其在光催化方面的应用。如果在g_C3N4剥离时加入T1 2纳米棒，可使其有效的剥离，并形成片层g_C 3N4与T1 2纳米棒复合材料，在很大程度上能够解决了 g_C3N4难剥离的问题，且提高了其光催化性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有制备g_C3N4难剥离的问题，而提供一种以超声辅助法合成片层g_C3N4与T12。本专利技术的一种以超声辅助法合成片层g_C3N4与T1 2，具体是按以下步骤操作的:—、在搅拌条件下分别向油酸油胺混合溶液加入醇溶剂和滴加钛酸四丁酯，得到黄色溶液，继续搅拌30min ;其中，钛酸四丁酯与溶剂的体积比为1: (15?25)，油酸和油胺的体积比为1: (I?2.4)；二、将步骤一得到的黄色溶液转移到高压水热釜中，放置在鼓风干燥箱中，加热温度设置为140?180°C下反应16?24h ；三、将步骤二中反应后的产物进行离心洗涤，再将离心产物超声分散在无水乙醇中，如此反复洗涤3?5次；其中，离心洗涤的条件为:在离心机转速为4000?4500r/min的条件下，离心3min ；四、将步骤三超声洗涤离心后的产物进行干燥，得到T12纳米棒；其中，干燥条件为:在干燥箱中温度为60?80°C的条件下干燥8?12h ;五、称取3?10份的碳氮化合物放入高温炉中热处理，持续通入保护气体。其中，热处理条件为:在高温炉中，以2.50C /min的升温速率升至500?550°C，保温4h ;六、将步骤四中反应的产物称取0.0025?0.05份与步骤五中反应产物称取0.5份，混合均匀，然后加入200?250mL溶剂，超声剥离8?12h ;七、将步骤六中的混合溶液进行离心，取去上清液进行冻干，即得到最终产物；其中，离心条件为:在离心机的转速为3500r/min ;冻干条件为:冻干机的温度为_50°C，气压为 O ?150pa。本专利技术包含以下有益效果:与现有技术相比，本专利技术使用的一步剥离合成片层g_C3N4与T12，原料廉价，工艺简单、成本低、效率高，有利于进一步实现工业生产，制备所得的片层g_C3N4/Ti02纳米棒复合材料，在模拟太阳光照射下，其光解水产氢速率能够达到166.13 μ mol/h，有良好的光解水产氢性能。进一步测定其比表面积可达32.70m2/g，与现阶段已有的合成相关的光催化剂相比，本专利技术的方法制得的纳米复合材料层数更少更薄，反应活性位点更多，由于光催化反应主要发生在光催化剂的表面，因此相对更大的比表面积具有较多的反应活性位点对于光催化剂的催化性能有明显的促进作用。【附图说明】图1是实施例一所得片层g_C3N4/Ti02m米复合材料的XRD图；其中，?为g_C 3N4的 XRD, ?为 T12^ XRD ；图2是实施例一所得片层g_C3N4/Ti02纳米棒复合材料的透射电子显微镜图片；图3是实施例一所得片层g_C3N4/Ti02纳米棒复合材料光解水制氢量与光催化反应时间关系图；其中，A为实施例一片层g_C3N4/Ti02m米棒复合材料光解水制氢量与光催化反应时间关系曲线，B为片层g_C3N4光解水制氢量与光催化反应时间关系曲线。【具体实施方式】本专利技术技术方案不局限与以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。【具体实施方式】一:本实施方式的一种以超声辅助法合成片层g_C3N4与T12，具体是按以下步骤操作的:—、在搅拌条件下分别向油酸油胺混合溶液加入醇溶剂和滴加钛酸四丁酯，得到黄色溶液，继续搅拌30min ;其中，钛酸四丁酯与溶剂的体积比为1: (15?25)，油酸和油胺的体积比为1: (I?2.4)；二、将步骤一得到的黄色溶液转移到高压水热釜中，放置在鼓风干燥箱中，加热温度设置为140?180°C下反应16?24h ；三、将步骤二中反应后的产物进行离心洗涤，再将离心产物超声分散在无水乙醇中，如此反复洗涤3?5次；其中，离心洗涤的条件为:在离心机转速为4000?4500r/min的条件下，离心3min ；四、将步骤三超声洗涤离心后的产物进行干燥，得到T12纳米棒；其中，干燥条件为:在干燥箱中温度为60?80°C的条件下干燥8?12h ;五、称取3?10份的碳氮化合物放入高温炉中热处理，持续通入保护气体。其中，热处理条件为:在高温炉中，以2.50C /min的升温速率升至500?550°C，保温4h ;六、将步骤四中反应的产物称取0.0025?0.05份与步骤五中反应产物称取0.5份，混合均匀，然后加入200?250mL溶剂，超声剥离8?12h ;七、将步骤六中的混合溶液进行离心，取去上清液进行冻干，即得到最终产物；其中，离心条件为:在离心机的转速为3500r/min ;冻干条件为:冻干机的温度为_50°C，气压为 O ?150pa。与现有技术相比，本专利技术使用的一种以超声辅助法合成片层g_C3N4与T12，原料廉价，工艺简单、成本低、效率高，有利于进一步实现工业生产，制备所得的剥离g_C3N4/Ti02纳米棒复合材料，在模拟太阳光照射下，其光解水产氢速率能够达到166.13 μ mol/h，有良好的光解水产氢性能。进一步测定其比表面积可达32.70m2/g，与现阶段已有的合成相关的光催化剂相比，本专利技术的方法制得的纳米复合材料层数更少更薄，反应活性位点更多，由于光催化反应主要发生在光催化剂的表面，因此相对更大的比表面积具有较多的反应活性位点对于光催化剂的催化性能有明显的促进作用。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一中所述的其特征在于醇溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇中一种或者几种按任意比混合的混合溶液。其它与【具体实施方式】一相同。【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中钛酸四丁酯、醇溶剂的体积比为1:(15?25)。其它与【具体实施方式】一或二相同。【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤一中的油酸和油胺的体积比为1: (I?2.4)。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤二中反应温度为140?180°C，反应时间为16?24h。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以超声辅助法合成片层g‑C3N4与TiO2纳米棒复合材料的方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：一、在搅拌条件下向油酸和油胺的混合溶液分别加入醇溶剂并滴加钛酸四丁酯，得到黄色溶液，继续搅拌30min；；二、将步骤一得到的溶液转移到高压水热釜中，放置在鼓风干燥箱中加热，进行水热反应；三、将步骤二中反应后的产物进行离心洗涤，再将离心产物超声分散在无水乙醇中，反复洗涤3～5次；其中，离心洗涤的条件为：在离心机转速为4000～4500r/min的条件下，离心3min；四、将步骤三超声洗涤离心后的产物进行干燥，得到TiO2纳米棒；五、称取3～10份的碳氮化合物放入高温炉中热处理，持续通入保护气体，其中，热处理条件为：在高温炉中，以2.5℃/min的升温速率升至500～550℃，保温4h；六、将0.0025～0.05份步骤四所得产物与0.5份步骤五所得产物称取混合均匀，然后加入200～250mL溶剂，超声剥离；七、将步骤六中的混合溶液进行离心，取上清液进行冻干，即得到最终产物；其中，离心条件为：在离心机的转速为3500r/min；冻干条件为：冻干机的温度为‑50℃，气压为0～150pa。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：付宏刚，江勇，蒋保江，郭世恩，郝荣，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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