【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米光催化材料的合成，具体涉及一种pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、亚胺是一种重要的中间体，广泛应用于合成染料、医药、精细化工和具有生物活性的含氮化合物等领域。传统的亚胺合成方法包括硝基化合物的加氢或胺的脱水缩合；但是，制备过程需要高活性醛、昂贵的脱水剂和过量的路易斯酸，同时会伴随产生非化学计量副产物。
2、目前，基于半导体材料的光催化氧化还原反应是解决目前面临的能源环境问题、实现太阳能的可持续利用的有效手段之一；光催化氧化反应为化学合成、废水净化和光动力治疗提供了一种绿色和可持续的途径。
3、对此，专利技术人认为，如何基于光催化反应技术，解决传统亚胺合成方法中，亚胺的制备方法复杂、原料昂贵的技术缺陷，是本领域的技术人员急需解决的技术问题。
4、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂及其制备方法和应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术设计思路为：
3、1)石墨相氮化碳g-c3n4材料具有合适的能带结构，满足热力学上活化多种有机反应的电位优势，同时g-c3n4具有无毒、制备成本低、操作简便等优点，构建g-c3n4基的异质结复合材料可以显著提升其
4、2)在这些异质系统中，以高效光生电荷分离的ii型异质结占据主导地位；然而，ii型异质结中电荷转移是以电子和空穴的氧化还原能力减弱为代价的；这种电荷转移方式不利于具有高氧化还原电位的反应；
5、3)相反，z-scheme异质结得益于独特的电荷分离途径，可以同时具有高效的电荷分离和强的氧化还原能力；苝四羧酸二亚胺(pdi)分子作为3,4,9,10-苝四羧酸二酐(ptcda)的衍生物，是一类独特的n型有机半导体，具有广泛的可见光吸收和光化学稳定性；
6、4)同时，由于其vb的高正电位，pdi的光生空穴可作为有机转化反应中的强氧化剂，因此可以与g-c3n4构成z型异质结体系为体系提供强氧化能力的光生空穴；
7、5)制备的pdi/g-c3n4光催化剂中pdi分子在原子水平上与介孔状g-c3n4通过共价键结合，pdi和介孔g-c3n4之间形成z型异质结，在光照条件下，pdi上的光生电子与g-c3n4上的光生空穴复合，保留pdi上氧化能力更强的空穴和g-c3n4上还原能力更强的电子，光生电荷实现了高效分离，极大降低了载流子复合几率；
8、6)在光照条件下，以苄胺-乙腈为反应溶液，g-c3n4上的电子将o2还原为o2·-或1o2，pdi上的空穴氧化苄胺生成phch2nh2·+并在o2·-或1o2的辅助下与另一个苄胺分子偶联形成n-亚苄基苄胺产物。
9、本专利技术提供了以下技术方案：
10、一种pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂，包括：通过共价键结合的pdi与介孔g-c3n4。
11、一种如上述所述的pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂的制备方法，包括以下步骤：介孔g-c3n4与ptcda通过缩合反应进行制备。
12、优选的，所述介孔g-c3n4与ptcda通过缩合反应进行制备的具体步骤包括：
13、(1)硬模板法制备介孔g-c3n4；
14、(2)取介孔g-c3n4、ptcda(3,4,9,10-苝四羧酸二酐)和咪唑混合，在氮气保护下加热制备混合物a；将混合物a转移到含有乙醇和2mol·l-1hcl的烧瓶中进行搅拌，离心收集粉末a；
15、(3)将粉末a转移到含有10wt％k2co3水溶液的烧瓶中进行回流，获得混合物b；
16、(4)将混合物b进行冷却后离心分离，并依次用10wt％k2co3、2m hcl和蒸馏水进行洗涤，获得粉末b；
17、(5)将粉末b在真空烘箱中干燥，得到pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂。
18、对于上述介孔g-c3n4与ptcda通过缩合反应进行制备的具体步骤，进一步的，包括：
19、(1)取1g上述制备的介孔g-c3n4、0.2g-0.3g ptcda和10g咪唑混合，并在氮气保护下在95℃下加热6h；
20、(2)将混合物转移到含有100ml乙醇和300ml 2mol·l-1hcl的烧瓶中搅拌24小时，通过离心收集固体；
21、(3)将所得粉末转移到含有50ml 10wt％k2co3水溶液的圆底烧瓶中，在100℃下回流1h；
22、(4)将混合物冷却至50℃后离心分离，并依次用300ml 10wt％k2co3、50ml 2mhcl和蒸馏水洗涤至洗涤溶液ph-7；
23、(5)将收集的固体在真空烘箱中在60℃下干燥12小时得到pdi/g-c3n4-1或pdi/g-c3n4-2异质结材料。
24、优选的，所述硬模板法制备介孔g-c3n4的具体步骤包括：
25、(1)取单氰胺或双氰胺和ludox hs 40％溶液进行混合搅拌，并进行水分蒸发获得粉末c；
26、(2)将粉末c进行氮气保护并在管式炉中焙烧，获得粉末d；
27、(3)将粉末d转移到含有水和nh4hf2的烧杯中，室温下进行搅拌去除二氧化硅模板获得混合物c；
28、(4)将混合物c进行离心收集，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤多次，在真空烘箱中干燥获得介孔g-c3n4。
29、对于上述硬模板法制备介孔g-c3n4的具体步骤，进一步的，包括：
30、(1)在圆底烧瓶中、60℃温度下，将3.0g单氰胺或双氰胺和7.5g ludox hs 40％溶液(二氧化硅前驱体)的混合物搅拌过夜以蒸发水分；
31、(2)将上述所得白色粉末在通氮气条件下的管式炉中550℃焙烧4小时；
32、(3)将上述焙烧后粉末转移到含有50ml水和12.0g nh4hf2的烧杯中，室温下搅拌24小时去除二氧化硅模板；
33、(4)通过离心收集产物并用去离子水和无水乙醇分别洗涤5次，并在真空烘箱中在60℃下干燥12小时得到介孔g-c3n4，记做g-c3n4-1(单氰胺)或g-c3n4-2(双氰胺)。
34、此处需要强调的是，选择氰胺或双氰胺作为合成g-c3n4的前驱体，并通过二氧化硅颗粒的硬模板法来实现，原因是氰胺或双氰胺末端的-nh2集团与酸性sio2形成静电作用力，使g-c3n4围绕sio2均匀生长，是后续形成均匀介孔的重要前提条件；
35、同时，上述反应中，材料用量、焙烧温度、回流温度和时间等参数也是直接影响制备材料的结构和光催化性能。
36、一种如上述所述的pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂在光催化剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂，其特征在于，包括：通过共价键结合的PDI与介孔g-C3N4。
2.一种如权利要求1所述的PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：介孔g-C3N4与PTCDA通过缩合反应进行制备。
3.根据权利要求2所述的PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，所述介孔g-C3N4与PTCDA通过缩合反应进行制备的具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，所述硬模板法制备介孔g-C3N4的具体步骤包括：
5.一种如权利要求1-4任一项所述的PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂在光催化剂中的应用。
6.根据权利要求5所述的PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂在光催化剂中的应用，其特征在于，所述PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂用于光催化胺类化合物生成亚胺。
7.根据权利要求6所述的PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂在光催化剂中的应用，其特征在于，所述PD
8.根据权利要求7所述的PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂在光催化剂中的应用，其特征在于，所述对除去空气的光催化反应器进行光照的的具体步骤包括：用配备有420nm截止滤光片的300W Xe灯进行照射。
9.根据权利要求7所述的PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂在光催化剂中的应用，其特征在于，所述在苄胺-乙腈溶液中加入PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂的步骤中，PDI/g-C3N4Z型异质结催化剂为20％PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂。
10.根据权利要求7所述的PDI/g-C3N4 Z型异质结催化剂在光催化剂中的应用，其特征在于，制备亚胺的过程中，以苄胺-乙腈为反应溶液，g-C3N4上的电子将O2还原为O2·-或1O2，PDI上的空穴氧化苄胺生成PhCH2NH2·+并在O2·-或1O2的辅助下与另一个苄胺分子偶联形成N-亚苄基苄胺产物。
...【技术特征摘要】
1.一种pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂，其特征在于，包括：通过共价键结合的pdi与介孔g-c3n4。
2.一种如权利要求1所述的pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：介孔g-c3n4与ptcda通过缩合反应进行制备。
3.根据权利要求2所述的pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，所述介孔g-c3n4与ptcda通过缩合反应进行制备的具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂的制备方法，其特征在于，所述硬模板法制备介孔g-c3n4的具体步骤包括：
5.一种如权利要求1-4任一项所述的pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂在光催化剂中的应用。
6.根据权利要求5所述的pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂在光催化剂中的应用，其特征在于，所述pdi/g-c3n4 z型异质结催化剂用于光催化胺类化合物生成亚胺。
7.根据权利要求6所述的pdi/g-c3n4...
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