一种氮化碳光催化剂及其制备方法和应用

    技术2025-01-07  52


    本发明涉及水处理,具体涉及一种氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。


    背景技术:

    1、印染废水具有色度高、毒性强、降解难度大等特点,对自然水体资源、生态环境以及人类健康造成严重威胁,以自由基主导的高级氧化技术在处理化学成分复杂的印染废水时的效率差强人意,因此,开发高效处理实际印染废水技术迫在眉睫。单线态氧主导的高级氧化工艺可抵抗实际印染废水中各种杂质的干扰进而有效去除染料分子,能实现实际印染废水的高效净化。如何构建单线态氧主导的高级氧化体系是实现实际印染废水高效净化的基石。

    2、近期的研究表明,借助光催化剂在可见光辐射下诱导的激子效应可以将空气中的分子氧通过能量转移的方式选择性地转化为单线态氧,这其中,光催化剂的选择尤为重要。相较于众多的光催化剂而言,氮化碳(c3n4)凭借低廉的生产成本、合适的能带结构分布以及优良的化学稳定性脱颖而出,有望作为上述工艺中的理想的光催化剂。但是,先前的报道主要集中在调控氮化碳的电荷分离过程,对于其内部激子效应的关注极少,致使有关氮化碳内部激子效应的调控策略还有待开发。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种氮化碳光催化剂及其制备方法和应用,其通过控制前驱体三聚氰胺的热缩聚反应温度调控氮化碳内部激子效应的发生,进而借助产生的高能激子将空气中的分子氧活化为单线态氧,实现实际印染废水中染料分子的高效降解。

    2、在本发明的一个方面,本发明提出了一种氮化碳光催化剂的制备方法。根据本发明的实施例,所述方法包括以下步骤:

    3、s1、将三聚氰胺至于坩埚中;

    4、s2、将坩埚放置于管式炉中,密封后将管式炉中空气排尽;

    5、s3、以恒定的升温速率在惰性气体氛围中煅烧,待自然冷却后取出煅烧产物,随后经过清洗烘干步骤后得到氮化碳光催化剂。

    6、另外,根据本发明上述实施例的一种氮化碳光催化剂的制备方法,还可以具有如下附加的技术特征:

    7、在本发明的一些实施例中,所述步骤s2中,通氩气将管式炉中空气排尽,对应真空度为-0.1mpa。

    8、在本发明的一些实施例中,所述步骤s3步骤中,惰性气体为氩气,煅烧温度为500-650℃,以5℃/min恒定的升温速率升温到对应温度,并且保持相应的温度进行煅烧,煅烧时间为2h。

    9、在本发明的一些实施例中,所述步骤s3步骤中,清洗采用纯水洗涤。

    10、在本发明的一些实施例中,所述步骤s3步骤中,烘干采用真空干燥箱进行,烘干温度为60℃。

    11、在本发明的另一方面,本发明提出了一种根据所述的氮化碳光催化剂的制备方法制备得到的氮化碳光催化剂。

    12、在本发明的另一方面,本发明提出了一种氮化碳光催化剂的用途。根据本发明的实施例,所述氮化碳光催化剂用于降解印染废水中染料。

    13、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

    14、本发明利用简单的一步合成法合成氮化碳薄片,在可见光下具有极好的光催化降解印染废水的效果。本发明具有原料低廉易得,工艺简单,循环稳定性高等优点,降低了能耗和生产成本,无毒无害,符合绿色发展理念。



    技术特征:

    1.一种氮化碳光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种氮化碳光催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤s2中,通氩气将管式炉中空气排尽,对应真空度为-0.1mpa。

    3.根据权利要求1所述的一种氮化碳光催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤s3步骤中,惰性气体为氩气,煅烧温度为500-650℃,以5℃/min恒定的升温速率升温到对应温度,并且保持相应的温度进行煅烧,煅烧时间为2h。

    4.根据权利要求1所述的一种氮化碳光催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤s3步骤中,清洗采用纯水洗涤。

    5.根据权利要求1所述的一种氮化碳光催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤s3步骤中,烘干采用真空干燥箱进行,烘干温度为60℃。

    6.一种根据权利要求1-5所述的氮化碳光催化剂的制备方法制备得到的氮化碳光催化剂。

    7.一种根据权利要求6所述的氮化碳光催化剂的用途,其特征在于:所述氮化碳光催化剂用于降解印染废水中染料。


    技术总结
    本发明公开了一种氮化碳光催化剂及其制备方法和应用,所示制备方法包括以下步骤:S1、将三聚氰胺至于坩埚中;S2、将坩埚放置于管式炉中,密封后将管式炉中空气排尽;S3、以恒定的升温速率在惰性气体氛围中煅烧,待自然冷却后取出煅烧产物,随后经过清洗烘干步骤后得到氮化碳光催化剂。所述氮化碳光催化剂用于降解印染废水中染料。本发明通过控制前驱体三聚氰胺的热缩聚反应温度调控氮化碳内部激子效应的发生,进而借助产生的高能激子将空气中的分子氧活化为单线态氧,实现实际印染废水中染料分子的高效降解。

    技术研发人员:石先阳,张思佳,李文强
    受保护的技术使用者:安徽大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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