【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体光催化材料，具体涉及一种g-c3n4基0d/2d(零维/二维纳米结构)型异质结光催化材料及其制备方法。
技术介绍
1、光催化剂不但能够有效地降解水体/气体中的污染物，更可以将丰富却难以存储的太阳能，转换为化学能，并通过光解水、光还原二氧化碳等手段，进一步转换为可利用的清洁能源。然而在太阳能光催化的研究中，人们发现有两个重要的科学问题对光催化材料的性能至关重要。首先是材料对太阳光的宽光谱响应，特别是如何充分利用占太阳光谱一半能量的可见光区能量。许多优秀的光催化剂因为光响应范围窄而在实际应用中受限，例如：二氧化钛，氧化锌，钛酸锶等。第二是促进光生电子和空穴的有效分离。在光催化材料实际应用中，许多材料的性能远远达不到理论的数值，一个重要的原因就是电子和空穴的分离效率不高，复合严重。上述两个科学问题严重阻碍了光催化材料的实际应用，也是这一研究领域的核心问题。过去十几年来，研究者们在解决这两个光催化领域的基本问题上，做出了不懈的努力。
2、目前为止，为了解决光催化领域的两个基本问题，研究者们设计了多种行之有效的纳米结构，但这些结构设计多数只是偏重对其中一个方面进行改进。考虑到光催化材料巨大的应用前景，设计和探索新型纳米结构，以同时改善材料的光响应范围与电子-空穴分离效率，成为了设计并合成新型高效光催化剂最为重要的研究思路之一。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备g-c3n4基0d/2d型异质结材料及其制备方法，且在全光谱范围
2、本专利技术的技术目的是通过以下技术方案实现的。
3、一种g-c3n4基0d/2d型异质结光催化材料及其制备方法，结合二次煅烧法与原位岛状生长-高温共沉淀结晶法制备得到，按照下述步骤进行：
4、步骤1，采用二次煅烧法制备g-c3n4纳米片粉体
5、将双氰胺粉体原料置于反应容器中，占其容积的15％-30％，进行热处理，升温制度为，以3-5℃/min的速率从室温升至200±10℃，再以4-6℃/min的速率从200±10℃升至500-600℃，保温4-6小时后随炉降温至室温，得到黄色g-c3n4块体；再将块体g-c3n4充分研磨成粉状物，置于反应容器中，不超过容积的35％，进行二次热处理，升温制度为，以3-5℃/min的速率从室温升至200±10℃，再以4-6℃/min的速率从200±10℃升至450-550℃，保温3-5小时后以4-6℃/min的速率降温至300±10℃，然后随炉降至室温取出，经二次煅烧得到淡黄色g-c3n4纳米片粉体；
6、在步骤1中，双氰胺粉体原料为商用分析纯原料。
7、在步骤1中，选择带盖坩埚为反应容器，选择马弗炉进行热处理。
8、步骤2，制备g-c3n4纳米片悬浊液
9、将步骤1中得到的淡黄色g-c3n4纳米片粉体置于容器中，按照质量比为1：(150-250) 的比例加入去离子水，充分搅拌形成分散液状，经超声处理后得到乳白色g-c3n4纳米片悬浊液；
10、在步骤2中，去离子水不超过容器容积的50％。
11、在步骤2中，超声处理时间为50-70分钟。
12、步骤3，制备g-c3n4基0d/2d型异质结前驱体材料
13、将步骤2中得到的乳白色g-c3n4纳米片悬浊液在搅拌条件下加热至沸腾，并同时将第一溶液(即溶液a)和第二溶液(即溶液b)滴加到搅拌沸腾状态的g-c3n4纳米片悬浊液中，实现原位岛状生长-高温共沉淀并结晶过程，滴加速度为0.3-1.0ml/min，待滴加完成后继续搅拌使生长与结晶过程充分进行，之后静置形成沉淀，得到0d/2d型异质结前驱体材料；在第一溶液中，溶剂为去离子水，溶质为金属无机盐cd(no3)2·4h2o或者incl3·4h2o，浓度为0.10-0.22mol/l；在第二溶液中，溶剂为去离子水，溶质为硫代乙酰胺或偏钒酸铵，浓度为0.12-0.22mol/l；
14、在步骤3中，滴加速度为0.3-0.5ml/min。
15、在步骤3中，待滴加完成后继续搅拌20-40分钟使生长与结晶过程充分进行，之后静置50-70分钟形成沉淀，得到0d/2d型异质结前驱体材料。
16、在步骤3中，在第一溶液中，溶质浓度为0.1-0.2mol/l。
17、在步骤3中，在第二溶液中，溶质浓度为0.12-0.20mol/l。
18、步骤4，g-c3n4基0d/2d型异质材料形成
19、将步骤3中得到的沉淀物去掉上清液并对沉淀进行离心，经水洗醇洗后，在80-90℃下进行干燥，最终得到黄色g-c3n4基0d/2d型异质结粉体。
20、在步骤4中，水洗为3—5次，醇洗为3—5次。
21、在步骤4中，选择电热鼓风干燥箱进行干燥，干燥时间为4—6小时。
22、量子点/纳米片这种0d/2d型复合材料是一种被广泛应用的光催化剂的纳米结构。一般而言，这种结构中，量子点纳米片之间的相互作用可以分散和稳定量子点、抑制光激发电荷的复合。本专利技术使用二次煅烧法结合原位岛状生长-高温共沉淀结晶的工艺流程，设计了一种新型0d/2d型异质结即量子点/g-c3n4纳米片异质结构。复合物中，量子点与纳米片之间产生化学键结合，形成结构稳定的复合物。这种结构的构成不仅可以有效抑制复合材料中的光生电子-空穴对复合，复合物中g-c3n4基底的上转换功能还可以将波长较长、无法被常规可见光催化剂吸收利用的入射光，转换为短波长可被吸收利用的光，从而大大扩展复合材料的光响应范围，实现g-c3n4基0d/2d型异质结光催化材料在全光谱范围高效催化降解。
23、本专利技术制备的g-c3n4基0d/2d型异质结光催化材料在近红外光、可见光、模拟太阳光下对罗丹明b溶液均具有良好的光催化降解响应，具有良好的应用前景(即本专利技术制备的g-c3n4基0d/2d型异质结光催化材料对罗丹明b进行光催化降解中的应用)。本专利技术的制备方法简单，制备成本较低，且制备的材料光催化性能稳定，可重复性高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料，其特征在于，结合二次煅烧法与原位岛状生长-高温共沉淀结晶法制备得到，按照下述步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料，其特征在于，在步骤1中，双氰胺粉体原料为商用分析纯原料；选择带盖坩埚为反应容器，选择马弗炉进行热处理。
3.根据权利要求1所述的一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料，其特征在于，在步骤2中，去离子水不超过容器容积的50％；超声处理时间为50-70分钟。
4.根据权利要求1所述的一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料，其特征在于，在步骤3中，在第一溶液中，溶质浓度为0.1-0.2mol/L；在第二溶液中，溶质浓度为0.12-0.20mol/L；滴加速度为0.3-0.5mL/min；待滴加完成后继续搅拌20-40分钟使生长与结晶过程充分进行，之后静置50-70分钟形成沉淀，得到0D/2D型异质结前驱体材料。
5.根据权利要求1所述的一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料，其特征在于，在步骤4中，水洗为3
6.一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料的制备方法，其特征在于，结合二次煅烧法与原位岛状生长-高温共沉淀结晶法制备得到，按照下述步骤进行：
7.根据权利要求6所述的一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，去离子水不超过容器容积的50％；超声处理时间为50-70分钟。
8.根据权利要求6所述的一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤3中，在第一溶液中，溶质浓度为0.1-0.2mol/L；在第二溶液中，溶质浓度为0.12-0.20mol/L；滴加速度为0.3-0.5mL/min；待滴加完成后继续搅拌20-40分钟使生长与结晶过程充分进行，之后静置50-70分钟形成沉淀，得到0D/2D型异质结前驱体材料。
9.根据权利要求6所述的一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，双氰胺粉体原料为商用分析纯原料；选择带盖坩埚为反应容器，选择马弗炉进行热处理；在步骤4中，水洗为3—5次，醇洗为3—5次；选择电热鼓风干燥箱进行干燥，干燥时间为4—6小时。
10.如权利要求1—5之一所述的一种g-C3N4基0D/2D型异质结光催化材料在近红外光、可见光或者模拟太阳光下对罗丹明B进行光催化降解中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种g-c3n4基0d/2d型异质结光催化材料，其特征在于，结合二次煅烧法与原位岛状生长-高温共沉淀结晶法制备得到，按照下述步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种g-c3n4基0d/2d型异质结光催化材料，其特征在于，在步骤1中，双氰胺粉体原料为商用分析纯原料；选择带盖坩埚为反应容器，选择马弗炉进行热处理。
3.根据权利要求1所述的一种g-c3n4基0d/2d型异质结光催化材料，其特征在于，在步骤2中，去离子水不超过容器容积的50％；超声处理时间为50-70分钟。
4.根据权利要求1所述的一种g-c3n4基0d/2d型异质结光催化材料，其特征在于，在步骤3中，在第一溶液中，溶质浓度为0.1-0.2mol/l；在第二溶液中，溶质浓度为0.12-0.20mol/l；滴加速度为0.3-0.5ml/min；待滴加完成后继续搅拌20-40分钟使生长与结晶过程充分进行，之后静置50-70分钟形成沉淀，得到0d/2d型异质结前驱体材料。
5.根据权利要求1所述的一种g-c3n4基0d/2d型异质结光催化材料，其特征在于，在步骤4中，水洗为3—5次，醇洗为3—5次；选择电热鼓风干燥箱进行干燥，干燥时间为4—6小时。
6.一种g-c3n4基0d/2d型异质结光催...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。