一种g-C制造技术

本发明专利技术公开了一种g‑C

A G C3N4/TiO2 nanowire assembly structure photocatalyst and preparation method thereof

The invention discloses a G C3N4/TiO2 nanowire assembly structure photocatalyst and preparation method thereof. It is characterized in that the G C3N4/TiO2 multilevel structure photocatalyst, using inorganic titanium potassium oxalate, hydrogen peroxide and urea (or melamine dicyandiamide) as raw materials by urea (or melamine dicyandiamide) to the nanowire assembly of TiO2 precursor surface structure, TiO2 precursor and urea (or melamine, dicyandiamide) polycondensation of pyrolysis and G C3N4 load in one step. First of all, the titanium potassium oxalate dissolved in deionized water, adding H2O2 and NaOH solution, hydrothermal reaction, centrifugation, washing, reaction kettle solution into the lining of PTFE in after drying with dilute hydrochloric acid soak, then wash to neutral, drying, heat added to the ethanol solution of urea (or, melamine dicyandiamide) solution, and then the ethanol evaporated after calcination, TiO2 nanowires were dispersed g modified C3N4 photocatalyst assembly structure. The preparation method of the invention is simple in process, mild in condition and low in cost. The product is high and the dispersion of G dispersion stability C3N4 controlled easily.

【技术实现步骤摘要】
一种g-C3N4/TiO2纳米线组装结构光催化剂及其制备方法
本专利技术属于光催化材料及其制备
，具体涉及一种g-C3N4/TiO2纳米线组装结构光催化剂的制备方法，具体地说，涉及一种均分散g-C3N4修饰的TiO2纳米线组装多级结构光催化剂的制备方法。
技术介绍
光催化技术可用于分解水制氢和降解水中有机染料污染物，以缓解能源短缺和解决环境污染这两大关系人类生存和社会发展的问题。二氧化钛纳米材料作为最有应用前景的光催化剂之一，主要应用于光解水制氢，缓解了能源危机，也应用于有机污染物的光催化降解，有助于环境污染的治理。但因其光吸收范围仅限于紫外光和光生电子-空穴复合率高而在实际应用中受到限制。而石墨相碳氮化(g-C3N4)，其禁带宽度为2.7eV，能够很好地吸收可见光，具有优异的化学稳定性和热稳定性，被认为是目前最有前景的光催化剂。但是由于g-C3N4存在比表面积小，光生载流子易于复合等缺点，使得其在光催化领域的发展和应用具有一定的局限性。将g-C3N4与TiO2复合来构筑异质结，可以增加太阳光的利用率，有利于光生电子－空穴的分离，提高光催化效率。将g-C3N4与TiO2复合来构筑异质结，是TiO2光催化剂改性的有效手段之一。中国专利技术专利CN201210439866.3公开了一种TiO2微球与g-C3N4的复合可见光催化剂的制备方法。通过将清洗干净的金属钛片置于三聚氰胺和氟化铵混合水溶液中进行水热反应；然后冷却，洗涤，烘干，煅烧，得TiO2微球与g-C3N4的复合可见光催化剂。Tay等公开了一种C3N4/锐钛矿型/板钛矿型TiO2异质结复合材料的制备方法，其最大产氢量约为30μmolg-1h-1(JournalofCatalysis2016,342:55–62)。Lu等公开了一种C3N4/TiO2异质结复合材料用于光催化剂，首先利用尿素热聚法制备C3N4，再通过水热法得到C3N4/TiO2异质结复合材料，用于光催化降解染料(AppliedCatalysisB:Environmental,2017,202:489-499)。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术制备的g-C3N4/TiO2复合光催化剂形貌难以控制，制备工艺繁琐，所制备的复合光催化剂比表面积偏低，成本高等缺点，提供了一种均分散g-C3N4修饰的TiO2纳米线组装结构光催化剂的制备方法。该方法工艺简单、条件温和，成本低。得到的均分散g-C3N4修饰的TiO2复合多级结构光催化剂是由纳米线作为基本单元组装而成的三维结构，其三维多级结构同时具有微米结构和纳米结构的优点，既具有高的比表面积，又不易团聚，有利于保持结构的稳定性。其纳米棒基本单元能够提供直接的电子传输通道，有助于光生电子空穴对的快速分离和转移，从而降低电子空穴对复合率。光催化效率高。本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种C3N4/TiO2纳米组装结构光催化剂及其制备方法，其特征在于，所述均分散g-C3N4修饰的TiO2纳米组装多级结构以无机草酸钛钾、过氧化氢及尿素(或三聚氰胺、双氰胺)等为原料，通过将尿素(或三聚氰胺、双氰胺)负载到多级结构的二氧化钛前驱体表面，实现二氧化钛前驱体转化、尿素(或三聚氰胺、双氰胺)缩聚热解和g-C3N4的负载一步完成。所述方法包括下述步骤：(1)将0.5-2g草酸钛钾溶于去离子水中，然后加入2-8ml30％H2O2，溶液变橙黄色，搅拌均匀，再加入6-10ml浓度为10M的NaOH溶液；(2)将上述混合溶液搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，在120-200℃加热反应1-6h，取出自然冷却至室温，离心，用去离子水和乙醇各洗三遍；(3)将步骤(2)所得产物加入浓度为0.1M的盐酸浸泡6-12h，然后将酸泡后的产物分离，用去离子水洗至中性，再醇洗三遍，在烘箱中烘干得前驱体；(4)用乙醇溶解尿素(或三聚氰胺、双氰胺)，再加入步骤(3)所得的前驱体，使尿素(或三聚氰胺、双氰胺)与二氧化钛前驱体的质量比为2:1-50:1，加热将乙醇蒸干后，以5-20℃/min的升温速率，升温至500-600℃，保温2-4h，得到均分散g-C3N4修饰的TiO2纳米线组装结构光催化剂。本专利技术的优点在于：二氧化钛前驱体转化、尿素(或三聚氰胺、双氰胺)缩聚热解和g-C3N4的负载一步完成，制备工艺简单，成本低；该方法所制备的均分散g-C3N4修饰的TiO2复合多级结构光催化剂分散稳定性好，g-C3N4的分散性容易控制，用于光催化制氢，产氢效率高。附图说明图1为实施例一所制备的g-C3N4/TiO2纳米线组装结构样品的XRD谱图。图2为实施例一所制备的g-C3N4/TiO2纳米线组装结构样品的FT-IR光谱图。图3为实施例一所制备的g-C3N4/TiO2纳米线组装结构样品的SEM照片。图4为实施例一、实施例二、实施例三所制备的g-C3N4/TiO2纳米线组装结构样品光催化剂产氢量图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明：实施例一：1.将0.885g草酸钛钾溶于去离子水中，然后加入4ml30％H2O2，溶液变橙黄色，搅拌均匀，再加入8ml浓度为10M的NaOH溶液；2.将上述混合溶液搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，在180℃加热反应3h，取出自然冷却至室温，离心，用去离子水和乙醇各洗三遍；3.将步骤(2)所得产物加入浓度为0.1M的盐酸浸泡12h，然后将酸泡后的产物分离，用去离子水洗至中性，再醇洗三遍，在烘箱中烘干得前驱体；4.用乙醇溶解尿素，加入步骤(3)所得的二氧化钛前驱体，使尿素与二氧化钛前驱体的质量比为10:1，加热将乙醇蒸干后，以10℃/min的升温速率，升温至550℃，保温4h，得到均分散g-C3N4修饰的TiO2纳米线组装结构光催化剂。实施例二1.将0.885g草酸钛钾溶于去离子水中，然后加入4ml30％H2O2，溶液变橙黄色，搅拌均匀，再加入8ml浓度为10M的NaOH溶液；2.将上述混合溶液搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，在180℃加热反应3h，取出自然冷却至室温，离心，用去离子水和乙醇各洗三遍；3.将步骤(2)所得产物加入浓度为0.1M的盐酸浸泡12h，然后将酸泡后的产物分离，用去离子水洗至中性，再醇洗三遍，在烘箱中烘干得前驱体；4.用乙醇溶解尿素，加入步骤(3)所得的二氧化钛前驱体，使尿素与二氧化钛前驱体的质量比为20:1，加热将乙醇蒸干后，以10℃/min的升温速率，升温至550℃，保温4h，得到均分散g-C3N4/TiO2纳米线组装结构光催化剂。实施例三1.将0.885g草酸钛钾溶于去离子水中，然后加入4ml30％H2O2，溶液变橙黄色，搅拌均匀，再加入8ml浓度为10M的NaOH溶液；2.将上述混合溶液搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，在180℃加热反应3h，取出自然冷却至室温，离心，用去离子水和乙醇各洗三遍；3.将步骤(2)所得产物加入浓度为0.1M的盐酸浸泡12h，然后将酸泡后的产物分离，用去离子水洗至中性，再醇洗三遍，在烘箱中烘干得前驱体；4.用乙醇溶解尿素，加入步骤(3)所得的二氧化钛前驱体，使尿素与二氧化钛前驱体的质量比为5:1，加热将乙醇蒸干后，以10℃/min的升温速率，升温至550℃，保温4h，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种g‑C3N4/TiO2纳米线组装结构光催化剂及其制备方法。制备方法包括下述步骤：(1)将0.5‑2g草酸钛钾溶于去离子水中，然后加入2‑8ml 30％H2O2，溶液变橙黄色，搅拌均匀，再加入6‑10ml浓度为10M的NaOH溶液；(2)将步骤(1)所得混合溶液搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，在120‑200℃加热反应1‑6h，取出自然冷却至室温，离心，用去离子水和乙醇各洗三遍；(3)将步骤(2)所得产物加入浓度为0.1M的盐酸浸泡6‑12h，然后将酸泡后的产物分离，用去离子水洗至中性，再醇洗三遍，在烘箱中烘干得前驱体；(4)用乙醇溶解尿素(或三聚氰胺、双氰胺)，再加入步骤(3)所得的前驱体，使尿素(或三聚氰胺、双氰胺)与二氧化钛前驱体的质量比为2:1‑50:1，加热将乙醇蒸干后，以5‑20℃/min的升温速率，升温至500‑600℃，保温2‑4h，得到均分散g‑C3N4修饰的TiO2纳米线组装结构光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种g-C3N4/TiO2纳米线组装结构光催化剂及其制备方法。制备方法包括下述步骤：(1)将0.5-2g草酸钛钾溶于去离子水中，然后加入2-8ml30％H2O2，溶液变橙黄色，搅拌均匀，再加入6-10ml浓度为10M的NaOH溶液；(2)将步骤(1)所得混合溶液搅拌均匀后转入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，在120-200℃加热反应1-6h，取出自然冷却至室温，离心，用去离子水和乙醇各洗三遍；(3)将步骤(2)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德宝，宋彩霞，张波，牟红宇，张德亮，马娇娇，赵存，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37