一种真空辅助制备三层g-C3N4/TiO2同轴复合纳米结构的方法技术

类石墨相氮化碳(g‑C3N4)作为一种典型的聚合物半导体，具有2.7eV的禁带宽度，可以直接利用太阳光中的可见部分进行有机污染物的降解，在环境光催化领域具有巨大的潜力。然而，通过热聚合制备的g‑C3N4通常具有较差的结晶度，光生载流子传输速率慢，导致量子效率低、光催化降解效率较差。本发明专利技术使用钛酸纳米管为前驱体，一步热聚合制备具有三层结构的g‑C3N4/TiO2同轴纳米棒。由于两者的能带位置匹配，g‑C3N4可以作为TiO2的光敏化剂，在可见光照射下g‑C3N4被激发产生电子‑空穴对，并将电子传递给具有更低导带电势的TiO2；与此同时，TiO2作为g‑C3N4的电子陷阱，接受电子后引发光催化还原反应，实现对光生电荷的分离效果，提高g‑C3N4/TiO2材料的光催化活性。

A Vacuum-Assisted Method for the Preparation of Three-Layer g-C3N4/Titania Coaxial Composite Nanostructures

Graphite-like carbon nitride (g_C3N4), as a typical polymer semiconductor, has a 2.7eV band gap. It can degrade organic pollutants directly using the visible part of sunlight, and has great potential in the field of environmental photocatalysis. However, the g_C3N4 prepared by thermal polymerization usually has poor crystallinity and slow carrier transport rate, which leads to low quantum efficiency and poor photocatalytic degradation efficiency. The invention uses titanate nanotubes as precursors to prepare g C3N4/titanium dioxide coaxial nanorods with three-layer structure by One-step Thermal polymerization. Because of the matching of energy band positions, g_C3N4 can be used as a photosensitizer for titanium dioxide. Under visible light irradiation, g_C3N4 is stimulated to generate electron hole pairs and transfer electrons to titanium dioxide with lower conductivity and charged potential. At the same time, as an electron trap of g_C3N4, titanium dioxide can be used to initiate photocatalytic reduction reaction after receiving electrons, thus realizing the separation of photogenerated charges and improving the effect of g_C3N4/T. Photocatalytic activity of iO2 materials.

【技术实现步骤摘要】
一种真空辅助制备三层g-C3N4/TiO2同轴复合纳米结构的方法
本专利技术涉及一种真空辅助制备三层g-C3N4/TiO2同轴复合纳米结构的方法，更具体的说，利用水热法制备钛酸纳米管为载体，通过真空手段辅助单氰胺在纳米管内外表面进行填充、吸附，通过限域热聚合反应，一步制备具有可见光响应的g-C3N4/TiO2异质结纳米光催化剂。本技术属于光催化纳米材料的制备领域。
技术介绍
近年来，随着经济高速发展的同时，环境污染问题日益严重。作为一种高级氧化技术(AOPs)，半导体光催化过程可以有效地降解环境中的有害污染物，受到研究人员的广泛关注。目前，常作为光催化材料的半导体有TiO2、ZnO、WO3等，其中TiO2光催化剂具有成本低廉、化学性质稳定、无二次污染等优点，具有广阔的前景。然而，作为一种传统的宽禁带(禁带宽度Eg＝3.2eV)半导体，TiO2只能利用太阳光谱中的约占4％的紫外光部分，极大地限制了其在光催化领域的应用。作为一种典型的聚合物半导体，具有2.7eV禁带宽度的类石墨相氮化碳(g-C3N4)，可以直接利用太阳光中的可见部分进行有机污染物的降解，在环境光催化领域具有巨大的潜力。然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空辅助制备三层g‑C3N4/TiO2同轴复合纳米结构的方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)钛酸纳米管的制备室温下，将P25粉末加入到含有浓NaOH溶液的聚四氟乙烯内衬中，待充分搅拌形成均匀的白色悬浊液；将磁子取出，并将水热釜内衬封装，置于鼓风干燥箱中进行水热反应；反应结束并自然冷却至室温后，取出沉淀并多次水洗至上清液呈中性；所得白色沉淀经过干燥、研磨，得到钛酸钠纳米管；将一定量的钛酸钠纳米管分散到稀盐酸溶液中进行离子交换反应，充分搅拌后将沉淀水洗至中性；所得白色沉淀经过干燥、研磨，得到钛酸纳米管；(2)单氰胺‑钛酸纳米管复合材料的制备称取一定量的单氰胺充分溶解在含有无水乙醇的锥形...

【技术特征摘要】
1.一种真空辅助制备三层g-C3N4/TiO2同轴复合纳米结构的方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)钛酸纳米管的制备室温下，将P25粉末加入到含有浓NaOH溶液的聚四氟乙烯内衬中，待充分搅拌形成均匀的白色悬浊液；将磁子取出，并将水热釜内衬封装，置于鼓风干燥箱中进行水热反应；反应结束并自然冷却至室温后，取出沉淀并多次水洗至上清液呈中性；所得白色沉淀经过干燥、研磨，得到钛酸钠纳米管；将一定量的钛酸钠纳米管分散到稀盐酸溶液中进行离子交换反应，充分搅拌后将沉淀水洗至中性；所得白色沉淀经过干燥、研磨，得到钛酸纳米管；(2)单氰胺-钛酸纳米管复合材料的制备称取一定量的单氰胺充分溶解在含有无水乙醇的锥形瓶中；将锥形瓶中单氰胺醇溶液加热，待温度稳定后，加入一定量的钛酸纳米管粉末，使其充分浸入溶液中，密闭锥形瓶；在超声机中处理，持续搅拌；如此反复共3次，期间每次搅拌前在超声机中处理并抽真空；打开锥形瓶，将温度升高，使乙醇快速挥发；得到干燥的粉末即为单氰胺-钛酸纳米管复合材料；(3)g-C3N4/TiO2复合纳米棒的制备将步骤(2)粉末取出研磨，于空气气氛置于马弗炉中煅烧，得到g-C3N4/TiO2复合纳米棒。2.根据权利要求1所述的真空辅助制备三层g-C3N...

【专利技术属性】
技术研发人员：石良，曲晓飞，杜芳林，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37