一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及光催化材料技术领域，特别是涉及一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备方法及应用。本发明专利技术方法包括以下步骤：将尿素和硫氰酸钠混合后煅烧，得到氰基功能化多孔氮化碳光催化剂。本发明专利技术针对氮化碳材料传质效率低、光催化活性差的问题，开发了一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂，能够高效活化过硫酸盐实现对对乙酰氨基酚污染物的高效降解。有效提升过硫酸盐的活化效率和对乙酰氨基酚的降解速率。本发明专利技术方法具有物料来源丰富、制备流程简单，容易实现规模化生产的特点。容易实现规模化生产的特点。容易实现规模化生产的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及光催化材料
，特别是涉及一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着现代化学工业的飞速发展，酚类物质已被广泛应用在日常生活，在环境中广泛存在，成为水体中的一种典型污染物。酚类化合物对生物具有致畸、致癌、致突变的影响，给人类及生物的生存造成了巨大的危害，因此，有效降解环境水体中的酚类污染物是当下急需解决的全球性问题。
[0003]石墨相氮化碳(g
‑
C3N4)因其合适的能带结构稳定的物理化学性质和丰富的原料来源等优点，在光催化领域受到了广泛关注。然而，g
‑
C3N4存在可见光吸收范围窄、电荷分离效率低和表面活性位点不足的缺点，这导致其光催化活性不够理想。

技术实现思路

[0004]针对氮化碳材料在水处理过程中传质效率低、光催化活性差的问题，本专利技术提供一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备方法及应用，通过共价官能化有效改善氮化碳光催化性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术技术方案之一，一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将尿素和硫氰酸钠混合后煅烧，得到氰基功能化多孔氮化碳光催化剂。
[0008]进一步地，所述尿素与所述硫氰酸钠的质量比为2000:1
‑
30。
[0009]进一步地，所述混合具体为：充分研磨混合均匀。
[0010]进一步地，所述煅烧具体为：以2
‑
10℃/min的升温速率升温至550℃保温2
‑
4h。
[0011]升温速率超出上述限定范围会导致聚合反应不完全，无法形成稳定的氰基氮化碳结构，保温时间低于上述限定范围会引起反应不充分致使氰基氮化碳产率低，若保温时间过长则产物挥发严重致使符合要求的催化剂产率低。
[0012]进一步地，所述煅烧结束后还包括冷却至室温、研磨的步骤。
[0013]本专利技术技术方案之二，一种根据上述的制备方法制备得到的氰基功能化多孔氮化碳光催化剂。
[0014]本专利技术技术方案之三，一种上述氰基功能化多孔氮化碳光催化剂在污水处理中的应用。
[0015]进一步地，所述污水处理具体为：利用所述氰基功能化多孔氮化碳光催化剂活化过硫酸盐降解污水中的对乙酰氨基酚。
[0016]进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸氢钾或过硫酸氢钠。
[0017]光催化降解反应结束后，可通过离心方法对催化剂进行回收，用去离子水和乙醇
交替洗涤3次，干燥后再次利用。
[0018]本专利技术公开了以下技术效果：
[0019]本专利技术提供一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备方法，通过特征官能团的引入实现了对氮化碳光催化剂表面电子结构的调制，增加了活性反应位点。特征官能团增强了非均相氮化碳光催化剂在水中的分散性，并且官能团与氮化碳之间形成了稳健的、不可逆的化学键，实现了对氮化碳更稳定和永久的修饰。
[0020]本专利技术针对氮化碳材料传质效率低、光催化活性差的问题，开发了一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂，能够高效活化过硫酸盐实现对对乙酰氨基酚污染物的高效降解。有效提升过硫酸盐的活化效率和对乙酰氨基酚的降解速率。
[0021]本专利技术方法具有物料来源丰富、制备流程简单，容易实现规模化生产的特点。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备及应用流程图。
[0024]图2为实施例3制备的CCN
‑
100以及对比例1制备的PCN的透射电镜图；其中，左图为PCN，右图为CCN
‑
100。
[0025]图3为实施例1
‑
4制备的氰基功能化多孔氮化碳光催化剂以及对比例1制备的PCN的傅里叶红外光谱图。
[0026]图4为对比例1制备的PCN和实施例3制备的CCN
‑
100的PL图。
[0027]图5为对比例1制备的PCN和实施例3制备的CCN
‑
100的EIS图。
[0028]图6为实施例1
‑
4制备的氰基功能化多孔氮化碳光催化剂以及对比例1制备的PCN活化过硫酸盐降解对乙酰氨基酚的效果图。
[0029]图7为实施例1
‑
4制备的氰基功能化多孔氮化碳光催化剂以及对比例1制备的PCN光催化活化过硫酸盐降解对乙酰氨基酚伪一级动力学速率对比图。
[0030]图8为实施例1
‑
4制备的氰基功能化多孔氮化碳光催化剂循环使用5次过程中对对乙酰氨基酚的去除效果。
[0031]图9为实施例3制备的CCN
‑
100以及对比例1制备的PCN的N2吸附
‑
脱附等温曲线图。
具体实施方式
[0032]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0033]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0034]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0035]在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本专利技术说明书和实施例仅是示例性的。
[0036]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0037]本专利技术中所述的“室温”如无特殊说明，均表示15
‑
30℃。
[0038]本专利技术氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备及应用流程图如图1所示。
[0039]实施例1
[0040]称取20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氰基功能化多孔氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将尿素和硫氰酸钠混合后煅烧，得到氰基功能化多孔氮化碳光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述尿素与所述硫氰酸钠的质量比为2000:1
‑
30。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合具体为：充分研磨混合均匀。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧具体为：以2
‑
10℃/min的升温速率升温至550℃保温2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔康平，徐凯杰，钱柯梦，刘雪岩，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：