一种光催化剂、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种光催化剂、其制备方法及其应用，属于光催化技术领域。本发明专利技术光催化剂的制备方法通过将2,4‑二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵混合均匀后，经两阶段煅烧，制得了一系列极性诱导氮化碳光催化剂，这些光催化剂在氮化碳阵列的边缘地方引入苯环，达到了最大的离域化，这不仅能调控氮化碳表面的电子结构，还能抑制光生载流子的复合，提高光生载流子的分离效率，从而提高氮化碳的光催化性能；本发明专利技术光催化剂的制备方法工艺简单，所合成的光催化剂结构新颖，能利用废水资源中的有机物作为牺牲剂实现同时产氢和有机物降解双功能，极大地提高了氮化碳光催化剂的实际应用前景。

A photocatalyst, its preparation and Application

The invention provides a photocatalyst, a preparation method and an application thereof, belonging to the technical field of photocatalysis. A series of polar induced carbon nitride photocatalysts were prepared by mixing 2,4 \u2011 diaminoquinoline, dicyandiamide and ammonium chloride and calcining them in two stages. These photocatalysts introduced benzene ring at the edge of the carbon nitride array and achieved the maximum delocalization, which not only regulated the electronic structure of the carbon nitride surface, but also inhibited the photogenesis The composite of carriers can improve the separation efficiency of photocarriers and improve the photocatalytic performance of carbon nitride. The preparation method of the photocatalyst is simple, and the structure of the photocatalyst is novel. The photocatalyst can make use of organics in wastewater resources as sacrificial agent to realize the dual functions of hydrogen production and organic degradation at the same time, which greatly improves the actual application of carbon nitride photocatalyst Jing.

【技术实现步骤摘要】
一种光催化剂、其制备方法及其应用
本专利技术属于光催化
，涉及一种光催化剂、其制备方法及其应用。
技术介绍
因为氢气具有极高的能量，燃烧产物也无二次污染，在过去的几十年里，利用太阳能分解水制氢被认为是一种氢气代替化石燃料能源的极具潜力的方法，并受到了广泛的关注。在光催化实验中，通常是通过加入牺牲剂(如：有机酸、醇、硫化物、亚硝酸盐)等来与反应中产生的光生空穴反应，抑制反应过程中光生电子对的重组，从而达到显著提高光催化反应活性的目的。然而，牺牲剂的加入会大大增加光催化产氢的生产成本，对于投入到实际生产使用也是大大不利的，这严重地制约了光催化产氢的实际使用。近年来，科学家设想利用含有毒有机污染物的废水作为光催化产氢体系中的牺牲剂，以建立双功能光催化体系，并对此进行了一系列的研究。在双功能光催化系统中，以有毒有机污染物作为牺牲剂光催化水裂解制氢，既降低了投入牺牲剂的成本，同时又降解有机污染物，一举两得，是极具研究发展潜力的光催化体系。石墨相氮化碳是一种具有良好导电性的半导体。因其优异的化学稳定性、热稳定性和易以改性等特点，常用作可见光光催化剂，尤其是在环境处理和能源开发应用方面均有良好的发展前景。但是，氮化碳的比表面积较小、带隙宽度相对较大以及产生的光生载流子容易复合等不足之处严重地影响了其在光催化和环境处理等领域的进一步应用。因此，有必要对氮化碳进行改性处理以解决上述不足。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种光催化剂、其制备方法及其应用。第一方面，本专利技术提供了一种光催化的制备方法，其包括以下步骤：(1)将2,4-二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵混合均匀，之后进行煅烧；(2)将步骤(1)煅烧后的产物继续升温煅烧，可得到极性诱导石墨相氮化碳，即所述光催化剂。申请人经过大量的试验后发现，相较其他苯环类化合物，通过加入2,4-二氨基喹啉，能在氮化碳阵列的边缘地方引入苯环，使氮化碳达到最大的离域化，更好地抑制了光生载流子的复合，提高了光生载流子的分离效率，从而能更好地提高氮化碳的光催化性能，同时，苯环的引入还调控了氮化碳表面的电子结构，进一步提高了氮化碳的光催化性能。此外，申请人还发现采用一步高温煅烧无法控制苯环的引入数量，而采用分段二次煅烧能更准确地控制苯环的引入数量，使制得的极性诱导氮化碳的催化性能更好，双功能性也更强，即能以工业废水中的有机物为牺牲剂，催化制氢的同时又能降解废水中的有机物。作为本专利技术制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，2,4-二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵的摩尔比为2,4-二氨基喹啉：双氰胺：氯化铵＝(0.01～0.05):1:(3～8)；作为本专利技术制备方法更优选的实施方式，2,4-二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵的摩尔比为2,4-二氨基喹啉：双氰胺：氯化铵＝0.02:1:5。申请人发现，当2,4-二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵的摩尔比在2,4-二氨基喹啉：双氰胺：氯化铵＝(0.01～0.05):1:(3～8)这一范围内时，制得的光催化剂的光催化性能比此范围之外时的要好，尤其当这三种原料的摩尔比为2,4-二氨基喹啉：双氰胺：氯化铵＝0.02:1:5时，制得的光催化剂的催化性能更好。作为本专利技术制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，煅烧的处理方法为以2.5～15℃/min的速率升温至200～300℃，之后保温煅烧1～2小时；作为本专利技术制备方法更优选的实施方式，所述步骤(1)中，煅烧的处理方法为以15℃/min的速率升温至250℃，之后保温煅烧1小时。作为本专利技术制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，煅烧的处理方法为以1～8℃/min的速率升温至500～600℃，之后保温煅烧1～2小时；作为本专利技术制备方法更优选的实施方式，所述步骤(2)中，煅烧的处理方法为以5℃/min的速率升温至550℃，之后保温煅烧2小时。作为本专利技术制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)和步骤(2)中的煅烧均在空气中进行。第二方面，本专利技术提供了一种上述制备方法制成的光催化剂。第三方面，本专利技术还提供了一种应用，具体为以工业废水中的有机物作为牺牲剂，利用上述制备方法制成的光催化剂催化水分解制氢。作为本专利技术应用的优选实施方式，所述有机物为四环素。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术光催化剂的制备方法通过控制2,4-二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵的配比以及煅烧升温程序，提供了一系列极性诱导氮化碳光催化剂，相较未经2,4-二氨基喹啉改性的氮化碳，这些极性诱导氮化碳光催化剂的光催化性能得到了明显的提升，具有更强的双功能性，即以工业废水中的有机物为牺牲剂，不仅能更好地催化产氢，还能更好地降解废水中的有机污染物；同时，本专利技术光催化剂的制备方法工艺简单，易于工业化应用，实用性强。附图说明图1为实施例1中的光催化剂的光催化产氢性能图；图2为对比例1中的光催化剂的光催化产氢性能图。具体实施方式为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本专利技术光催化剂的制备方法的一种实施例，该制备方法包括如下步骤：将0.02mmol的2,4-二氨基喹啉、1mmol双氰胺和5mmol氯化铵三种试剂混合研磨均匀，将研磨后的混合样品在氩气的保护下，以15℃/min的升温速率升温至250℃，保温煅烧1小时，然后再以5℃/min的升温速率升温至550℃，保温煅烧2小时，煅烧完后，将所得产品研磨待用，得到极性诱导石墨相氮化碳(ARCNS)，即为所述光催化剂。实施例2本专利技术光催化剂的制备方法的一种实施例，该制备方法包括如下步骤：将0.05mmol的2,4-二氨基喹啉、1mmol双氰胺和8mmol氯化铵三种试剂混合研磨均匀，将研磨后的混合样品在氩气的保护下，以15℃/min的升温速率升温至300℃，保温煅烧1.5小时，然后再以8℃/min的升温速率升温至600℃，保温煅烧1小时，煅烧完后，将所得产品研磨待用，得到极性诱导石墨相氮化碳(ARCNS-1)，即为所述光催化剂。实施例3本专利技术光催化剂的制备方法的一种实施例，该制备方法包括如下步骤：将0.01mmol的2,4-二氨基喹啉、1mmol双氰胺和4mmol氯化铵三种试剂混合研磨均匀，将研磨后的混合样品在氩气的保护下，以5℃/min的升温速率升温至200℃，保温煅烧2小时，然后再以1℃/min的升温速率升温至500℃，保温煅烧1.5小时，煅烧完后，将所得产品研磨待用，得到极性诱导石墨相氮化碳(ARCNS-2)，即为所述光催化剂。实施例4本专利技术光催化剂的制备方法的一种实施例，该制备方法包括如下步骤：将0.01mmol的2,4-二氨基喹啉、1mmol双氰胺和3mmol氯化铵三种试剂混合研磨均匀，将研磨后的混合样品在氩气的保护下，以2.5℃/min的升温速率升温至200℃，保温煅烧2小时，然后再以1℃/min的升温速率升温至50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光催化的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：/n(1)将2,4-二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵混合均匀，之后进行煅烧；/n(2)将步骤(1)煅烧后的产物继续升温煅烧，即可得到所述光催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种光催化的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
(1)将2,4-二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵混合均匀，之后进行煅烧；
(2)将步骤(1)煅烧后的产物继续升温煅烧，即可得到所述光催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，2,4-二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵的摩尔比为2,4-二氨基喹啉：双氰胺：氯化铵＝(0.01～0.05):1:(3～8)。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，2,4-二氨基喹啉、双氰胺和氯化铵的摩尔比为2,4-二氨基喹啉：双氰胺：氯化铵＝0.02:1:5。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，煅烧的处理方法为以2.5～15℃/min的速率升温至200～300℃，之后保温煅烧1～2小时。


5.根据权利要求4所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志鸿，胡春，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44