一种类石墨型氮化碳的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种类石墨型氮化碳的制备方法，所述制备方法包括：先将氯化铵和硫脲混合均匀，再加入去离子水中搅拌并进行水热反应，然后将固液分离得到前驱体进行煅烧，经冷却得到类石墨型氮化碳。本发明专利技术所述制备方法不仅可以通过调节氯化铵和硫脲的质量比，来调控类石墨型氮化碳的孔径和比表面积，使得孔径介于10

【技术实现步骤摘要】
一种类石墨型氮化碳的制备方法


[0001]本专利技术涉及光催化材料
，具体涉及一种类石墨型氮化碳的制备方法。

技术介绍

[0002]工业化的快速发展和人口的迅猛增加导致全球性的资源短缺、环境污染和生态破坏，使得清洁能源和可再生能源是人类社会发展的必然选择。半导体光催化剂通过直接将太阳能转化为化学能，从而实现光解水制氢气或直接降解有机污染物，在解决能源和环境问题中表现出巨大的潜力。其中，类石墨型氮化碳，因其独特的半导体能带结构，优异的化学稳定性和良好的热稳定性等，被广泛应用于光解水制氢、传感器和光催化降解有机污染物等领域。与此同时，类石墨型氮化碳目前也在电池领域中的锂负极修饰得到进一步的应用。
[0003]目前，类石墨型氮化碳的制备方法主要有三种，分别是基于三聚氰胺的合成法、热解非金属硫氰化物以及剥离法。
[0004]例如CN111807337A公开了一种铜酞菁共轭石墨氮化碳纳米复合材料的制备方法，包括：先将三聚氰胺经加热反应制得石墨氮化碳固体，于浓硫酸中超声处理制得石墨氮化碳纳米片；然后将铜酞菁与石墨氮化碳纳米片于乙醇中超声处理，制得铜酞菁共轭石墨氮化碳纳米复合材料。其中，石墨氮化碳是利用三聚氰胺在高温下加热或煅烧得到的，虽然制备方法较为简单，但是制备出来的石墨氮化碳很难调控其孔径和比表面积。
[0005]CN101489923A公开了一种氮化碳的制备方法，将非金属硫氰化物简单热解以产生氮化碳材料，实现了碳和氮摩尔比为约3：4的石墨状氮化碳材料的制备。但是，所述热解非金属硫氰化物的制备方法不仅使用的原材料较为昂贵且毒性较大，而且很难对产物的孔径和比表面积进行调控。
[0006]CN109261207A公开了一种石墨相氮化碳的制备方法，包括：将石墨相氮化碳进行超声剥离处理得到层状石墨相氮化碳。所述剥离法首先合成体相的类石墨型氮化碳，然后利用其层间范德华力和氢键较弱的特点来剥离成片状。所述剥离法不仅使用设备或者化学手段较为复杂，而且使用原材料较为昂贵且毒性较大，还很难对产物的孔径和比表面积进行调控。
[0007]经文献报道，类石墨型氮化碳的光催化性能与其微观形貌(层间距、孔径、比表面积等)直接相关，而日益复杂多样的应用场合则要求类石墨型氮化碳具有不同的孔径和比表面积。因此，目前亟需开发一种新型的类石墨型氮化碳的制备方法，不仅原料简单易得、成本较低、操作简单，还可以通过调节原料的质量比例来调控类石墨型氮化碳的孔径和比表面积，便于大规模推广使用。

技术实现思路

[0008]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种新型的类石墨型氮化碳的制备方法，先将氯化铵和硫脲混合均匀，再加入去离子水中搅拌并进行水热反应，然后将固液分离
得到前驱体进行煅烧，经冷却得到类石墨型氮化碳。所述制备方法不仅可以通过调节氯化铵和硫脲的质量比，来调控类石墨型氮化碳的孔径和比表面积，使得孔径介于10
‑
200nm，比表面积介于10
‑
60m2/g，还具有原料简单易得、成本较低、操作简单等优点，便于大规模推广使用。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的目的在于提供一种类石墨型氮化碳的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0011](1)先将氯化铵和硫脲混合均匀，再加入去离子水中搅拌并进行水热反应，然后固液分离得到前驱体；
[0012](2)将步骤(1)所述前驱体进行煅烧，经冷却得到类石墨型氮化碳。
[0013]本专利技术所述制备方法以氯化铵和硫脲作为原料，一方面，先将氯化铵和硫脲混合均匀，再加入去离子水中，可以保证在进行水热反应之前，两种原料能够充分地混合均匀，进而得到均一性良好的前驱体，另一方面，氯化铵的占比是过量的，过量的氯化铵均匀地分布在前驱体的内部，在随后的高温煅烧过程中，氯化铵会分解产生NH3气体和HCl气体，气体在逸出的过程中会产生孔隙，进而可以通过调节氯化铵和硫脲的质量比，来调控类石墨型氮化碳的孔径和比表面积，使得孔径介于10
‑
200nm，比表面积介于10
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60m2/g，此外，所述制备方法还具有原料简单易得、成本较低、操作简单等优点，便于大规模推广使用。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，在步骤(1)中，氯化铵的纯度≥99.5％，硫脲的纯度≥99.5％。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述氯化铵和硫脲的质量比为(1
‑
4):1，例如1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5或1:4等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述去离子水的体积与氯化铵和硫脲质量之和的比例为(30
‑
80)mL:1g，例如30mL:1g、40mL:1g、50mL:1g、60mL:1g、70mL:1g或80mL:1g等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述水热反应的温度为40
‑
80℃，例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，步骤(1)所述水热反应的时间为2
‑
6h，例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述煅烧的温度为280
‑
330℃，例如280℃、285℃、290℃、300℃、305℃、310℃、320℃、325℃或330℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，步骤(2)所述煅烧的时间为2
‑
6h，例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，步骤(2)所述煅烧的升温速率为1
‑
10℃/min，例如1℃/min、2℃/min、4℃/min、5℃/min、7℃/min或9℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述冷却包括空冷，即利用空气进行自然冷
却。
[0023]作为本专利技术优选的技术方案，在步骤(2)所述冷却之后还包括洗涤。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述洗涤包括洗涤抽滤法。
[0025]优选地，所述洗涤采用的洗涤液为去离子水和/或无水乙醇。
[0026]作为本专利技术优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类石墨型氮化碳的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)先将氯化铵和硫脲混合均匀，再加入去离子水中搅拌并进行水热反应，然后固液分离得到前驱体；(2)将步骤(1)所述前驱体进行煅烧，经冷却得到类石墨型氮化碳。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，氯化铵的纯度≥99.5％，硫脲的纯度≥99.5％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氯化铵和硫脲的质量比为(1
‑
4):1。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述去离子水的体积与氯化铵和硫脲质量之和的比例为(30
‑
80)mL:1g。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水热反应的温度为40
‑
80℃；优选地，步骤(1)所述水热反应的时间为2
‑
6h。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧的温度为280
‑
330℃；优选地，步骤(2)所述煅烧的时间为2
‑
6h；优选地，步骤(2)所述煅烧的升温速率为1

【专利技术属性】
技术研发人员：金锋，彭燕秋，李琦旸，刘金成，刘建华，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：