鱼鳞片管状氮化碳及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种鱼鳞片管状氮化碳及其制备方法和应用，该鱼鳞片管状氮化碳的制备包括以下步骤：将三聚氰胺与三聚硫氰酸分别溶解在有机溶剂中，所得溶液混合，搅拌，往所得混合溶液中加入水，过滤，干燥，对所得混合物进行煅烧，得到鱼鳞片管状氮化碳。本发明专利技术制得的鱼鳞片管状氮化碳具有比表面积大、可见光吸收能力强、光生电子

【技术实现步骤摘要】
鱼鳞片管状氮化碳及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种管状氮化碳及其制备方法和应用，具体涉及一种鱼鳞片管状氮化碳及其制备方法和该鱼鳞片管状氮化碳在去除水体中有机污染物的应用。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展，环境和能源问题已成为当今迫切需要解决的问题。抗生素药物已经被广泛使用，其过量使用和不完全代谢使得抗生素经常在天然水、污水、土壤等环境介质中被检测出来，这些未被代谢掉的抗生素很可能会影响生物细胞的发展，生态系统的循环并且会促进耐药病原菌的繁殖，从而对生态环境和人类健康带来不利影响。目前国内外去除水环境中的抗生素常用的方法包括生物法、物化法、电化学法及过滤法。生物法虽然成本低，但是所需时间长，去除效果受多重因素干扰。电化学法由于对低浓度污染物单位处理成本较高，难以大规模使用。而过滤法只是将污染物从一个相转移至里一个相，并不能将其矿化成二氧化碳和水。物化法中的光催化降解可以被看作是一种有效和环境友好的方法。然而，在以往的研究中，光催化降解所用光催化剂仍存在以下问题：光利用效率低、光生电子
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空穴复合快、光催化性能差、稳定性差等，由于光催化剂本身仍存在大量缺陷从而极大限制了光催化降解的广泛运用。
[0003]迄今为止已有大量的材料发现具有光催化特性，其主要包括金属基光催化材料和非金属基光催化材料。氮化碳基光催化材料因其廉价且具有良好的光响应光催化材料而被广泛用于光催化剂领域的研究。氮化碳材料(g
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C3N4)是一种典型的氮化碳基光催化材料(g
‑<br/>C3N4能隙约为2.7eV)，因其廉价且具有良好的光响应性能，已被广泛用于光催化领域，然而，g
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C3N4存在比表面积小、光生电子
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空穴易重组、可见光吸收能力弱，光催化性能弱等问题极大限制了g
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C3N4的应用。近些年来，人们不断地对氮化碳进行改性，包括离子掺杂、构建异质结、改变形貌等方式，其中通过改变形貌获得的管状氮化碳因其特殊的形貌获得了一些优异的性能，如管状形貌的存在有利于电子沿着管轴方向发生迁动。然而，现有管状氮化碳的表面为平面，且较为光滑，这不利于其他异质结材料的稳定负载，因而难以构建得到性能稳定的管状氮化碳基异质结材料，同时现有管状氮化碳还存在结构不均匀、结构不牢固、比表面积小、吸光能力弱、光生电子
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空穴易复合、光催化性能差等缺点，这些缺点的存在极大的限制了管状氮化碳作为载体材料在构建异质结复合材料中的广泛应用，难以满足光催化领域的需求。另外，至今为止，尚未见到关于制备鱼鳞片管状氮化碳的相关报道。
[0004]因此，获得一种比表面积大、可见光吸收能力强、光生电子
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空穴分离效率高、催化活性高、结构稳定性好的鱼鳞片管状氮化碳以及与之匹配的工艺简单、操作方便、反应条件温和、无需复杂设备、成本低廉的制备方法，对于提高管状氮化碳的应用范围具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种比表面积大、可见
光吸收能力强、光生电子
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空穴分离效率高、催化活性高、结构稳定性好的鱼鳞片管状氮化碳，还提供了一种工艺简单、操作方便、反应条件温和、无需复杂设备、成本低廉的鱼鳞片管状氮化碳制备方法和该鱼鳞片管状氮化碳在去除水体中有机污染物中的应用。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将三聚氰胺与三聚硫氰酸分别溶解在有机溶剂中，得到三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液；
[0009]S2、将步骤S1中得到的三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液混合，搅拌，得到三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液；
[0010]S3、将水加入到步骤S2中得到的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液中，过滤，干燥，得到管状的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合物；
[0011]S4、将步骤S3中得到管状的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合物进行煅烧，得到鱼鳞片管状氮化碳。
[0012]上述的鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，进一步改进的，步骤S1中，所述三聚氰胺与有机溶剂的比例为1g∶30mL～50mL；所述三聚硫氰酸与有机溶剂的比例为1g∶30mL～50mL；所述有机溶剂为乙醇、N，N
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二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。
[0013]上述的鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，进一步改进的，步骤S2中，所述三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺、三聚硫氰酸的摩尔比为0.5～1.5∶1；所述三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺的浓度为0.05M～0.15M；所述搅拌在温度为20℃～80℃下进行；所述搅拌的转速为600rpm；所述搅拌的时间为1h～4h。
[0014]上述的鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，进一步改进的，步骤S3中，所述三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液与水的体积比为6～10∶5～20；所述干燥的温度为70℃～80℃。
[0015]上述的鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，进一步改进的，步骤S4中，所述煅烧在氮气气氛或氩气气氛下进行；所述煅烧过程中的升温速率为2.3℃/min；所述煅烧的温度为450℃～550℃；所述煅烧的时间为2h～4h。
[0016]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种鱼鳞片管状氮化碳，由上述的制备方法制得。
[0017]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的鱼鳞片管状氮化碳在去除水体中有机污染物的应用。
[0018]上述的应用，进一步改进的，包括以下步骤：将鱼鳞片管状氮化碳与含有机污染物水体混合，搅拌，在光照条件下进行光催化反应，完成对水体中有机污染物的去除。
[0019]上述的应用，进一步改进的，所述鱼鳞片管状氮化碳与含有机污染物水体的比例为0.5g～1g∶1L；所述含有机污染物水体中的有机污染物为抗生素和/或染料；所述抗生素为盐酸四环素；所述含有机污染物水体中的有机污染物的初始浓度≤20mg/L。
[0020]上述的应用，进一步改进的，所述搅拌在黑暗条件下进行；所述搅拌的转速为500rpm～800rpm；所述搅拌的时间为30min；所述光催化反应中采用的光源为氙灯，光功率为45W～50W；所述光催化反应在转速为500rpm～800rpm的搅拌条件下进行；所述光催化反应的温度为25℃～35℃；所述光催化反应的时间为30min～120min。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0022](1)本专利技术提供了一种鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，以三聚氰胺与三聚硫氰酸为原料，先将它们充分溶解到有机溶剂中，然后将二者的溶液混合通过自组装作用形成管状的自组装聚集体，由于三聚氰胺与三聚硫氰酸充分溶解在有机溶剂中，因而三聚氰胺与三聚硫氰酸之间的自组装更加彻底和均匀，进而在利用水析出管状的自组装聚集体，这是其他溶剂所不能实现的，最后将该管状的自组装聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将三聚氰胺与三聚硫氰酸分别溶解在有机溶剂中，得到三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液；S2、将步骤S1中得到的三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液混合，搅拌，得到三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液；S3、将水加入到步骤S2中得到的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液中，过滤，干燥，得到管状的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合物；S4、将步骤S3中得到管状的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合物进行煅烧，得到鱼鳞片管状氮化碳。2.根据权利要求1所述的鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述三聚氰胺与有机溶剂的比例为1g∶30mL～50mL；所述三聚硫氰酸与有机溶剂的比例为1g∶30mL～50mL；所述有机溶剂为乙醇、N，N
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二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺、三聚硫氰酸的摩尔比为0.5～1.5∶1；所述三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺的浓度为0.05M～0.15M；所述搅拌在温度为20℃～80℃下进行；所述搅拌的转速为600rpm；所述搅拌的时间为1h～4h。4.根据权利要求1或2所述的鱼鳞片管状氮化碳的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液与水的体积比为6～10∶5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁清华，刘智峰，邵彬彬，汤琳，刘洋，程敏，何清云，吴婷，潘园，童设华，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：