一种高结晶氮化碳纳米材料及其制备方法和应用

专利2026-08-29  18


本发明涉及氮化碳材料,尤其涉及一种高结晶氮化碳纳米材料及其制备方法和应用。


背景技术:

1、近年来,石墨氮化碳因其制备简单、成本低、无毒、稳定性高、具有合适的电子带隙等特点而成为一种很有前途的可见光催化剂。但是,常规的石墨相氮化碳存在结晶度差、比表面积小、载流子分离慢、载流子复合快等问题。为了解决这些问题,通过熔融盐法来提高氮化碳的结晶度,并最终提高光催化活性成为了一种常用的策略。通常,使用氮化碳的前驱体和碱性熔融盐的混合物制得具有高结晶度和长周期结构的氮化碳材料,能够有效地提高电荷的迁移速率、降低载流子的复合、减小带隙,提高光吸收效率,最终提高光催化活性。

2、部分研究指出能够使用高熔点的碱性盐来制备高结晶氮化碳材料,如nac l、kscn等,可以有效地建立一个稳定的反应环境,有利于减缓晶粒的生长,最终合成得到基于七嗪环结构的高结晶氮化碳材料。在这种使用碱性盐的合成反应中,主要依托碱性盐本身作为合成模板,故需要采用大量的碱性盐以及较高的煅烧温度下才能促使高结晶氮化碳的合成。

3、因此,现有技术中的合成高结晶氮化碳的方法存在需要大量的碱性盐以及较高的煅烧温度,从而导致制备成本高,存在能源浪费的问题。


技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足,本申请的目的在于提供一种高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,旨在解决现有技术中合成高结晶氮化碳的方法存在的需要大量的碱性盐以及较高的煅烧温度,从而导致制备成本高,存在能源浪费的问题。

2、为解决上述技术问题,本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

3、一方面,本发明公开一种高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,

4、将前驱体与氟化盐混合均匀后煅烧,再经洗涤、干燥,得到高结晶氮化碳纳米材料;

5、所述氟化盐与所述前驱体的质量比为(0.01-1):1;

6、所述煅烧的参数为:升温速率3-8℃/min,保温温度550-650℃,保温时间2-4h。

7、可选地,所述前驱体选自硫脲、三聚氰胺、二氰二胺、尿素中的至少一种。

8、可选地,所述氟化盐选自naf、li f、kf中的至少一种。

9、可选地,所述干燥的参数为:干燥温度50-80℃。

10、可选地,所述煅烧在惰性气体氛围下,所述惰性气体选自氩气、氮气中的至少一种。

11、可选地,所述煅烧的参数为:升温速率3-6℃/min,保温温度550-600℃,保温时间2-3h。

12、可选地,所述氟化盐与所述前驱体的质量比为(0.05-0.5):1。

13、可选地,所述氟化盐与所述前驱体的质量比为0.1:1。

14、另一方面,本发明还提供一种高结晶氮化碳纳米材料,根据上述的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法制备得到。

15、本发明还公开上述的高结晶氮化碳纳米材料作为光催化剂,在分解水反应中的应用。

16、有益效果:

17、本发明的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,直接将前驱体与氟化盐混合均匀后煅烧,仅需要采用少量的氟化盐以及较低的煅烧温度,就可以制备得到高结晶氮化碳纳米材料;制备过程简单,降低了制备成本,减少了能源浪费。



技术特征:

1.一种高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,其特征在于,

2.根据权利要求1所述的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,其特征在于,所述前驱体选自硫脲、三聚氰胺、二氰二胺、尿素中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,其特征在于,所述氟化盐选自naf、lif、kf中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,其特征在于,所述干燥的参数为:干燥温度50-80℃。

5.根据权利要求1所述的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,其特征在于,所述煅烧在惰性气体氛围下,所述惰性气体选自氩气、氮气中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,其特征在于,所述煅烧的参数为:升温速率3-6℃/min,保温温度550-600℃,保温时间2-3h。

7.根据权利要求1所述的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,其特征在于,所述氟化盐与所述前驱体的质量比为(0.05-0.5):1。

8.根据权利要求1所述的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,其特征在于,所述氟化盐与所述前驱体的质量比为0.1:1。

9.一种高结晶氮化碳纳米材料,其特征在于,根据权利要求1-8任一项所述的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法制备得到。

10.根据权利要求9所述的高结晶氮化碳纳米材料作为光催化剂,在分解水反应中的应用。


技术总结
本发明公开了一种高结晶氮化碳纳米材料及其制备方法和应用,涉及氮化碳材料技术领域。一种高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,将前驱体与氟化盐混合均匀后煅烧,再经洗涤、干燥,得到高结晶氮化碳纳米材料;所述氟化盐与所述前驱体的质量比为(0.01‑1):1;所述煅烧的参数为:升温速率3‑8℃/mi n,保温温度550‑650℃,保温时间2‑4h。本发明的高结晶氮化碳纳米材料的制备方法,直接将前驱体与氟化盐混合均匀后煅烧,仅需要采用少量的氟化盐以及较低的煅烧温度,就可以制备得到高结晶氮化碳纳米材料;制备过程简单,降低了制备成本,减少了能源浪费。

技术研发人员:谭越洋,刘星,卢鑫
受保护的技术使用者:深圳信息职业技术学院
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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