一種用作可見光催化劑的電子束輻照改性類石墨相氮化碳的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種類石墨相氮化碳的改性方法，特別是一種電子束輻照改性類石墨相氮化碳的方法。
【背景技術】
[0002]最近，一種非金屬光催化劑，類石墨相氮化碳，引起了人們的廣泛關注。由于其具有合適的禁帶寬度、高比表面積和優(yōu)異的化學穩(wěn)定性等特點，而被學者們嘗試用于太陽光能轉換、光合成、電催化和生物成像等諸多領域。光催化技術是一種環(huán)境友好型催化技術，其具有清潔能源利用、低能耗、反應條件溫和、無二次污染、操作簡便等特點，是目前環(huán)境治理、能源再生領域的研究熱點。
[0003]然而，單純的類石墨相氮化碳，由于其存在比較高的光生電子空穴對的復合概率，所以直接光催化效率并不太高。為了克服這個缺點和劣勢，許多措施和手段都得到了應用和發(fā)展，如貴金屬負載(如銀、鈀、金)、金屬摻雜(如鐵、鋅、鉺)、非金屬摻雜(如硼、硫、氟)、載體負載(如石墨烯、碳納米管、介孔二氧化硅)和半導體復合(如磷酸銀、硫化鉬、鎢酸鉍)等方法。不過，在這些手段中，絕大多數(shù)都不可避免地需要引入其他材料和物質(zhì)。
[0004]因此，開發(fā)一種工藝簡單、操作方便，且不需要引入其他摻雜劑的改性方法，是研究類石墨相氮化碳可見光光催化領域中很有價值的創(chuàng)造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用作可見光催化劑的電子束輻照改性類石墨相氮化碳的制備方法。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案。
[0007]本發(fā)明一種用作可見光催化劑的電子束輻照改性類石墨相氮化碳的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟:
a.按現(xiàn)有已知技術制備類石墨相氮化碳；
b.將類石墨相氮化碳、醇、堿和水按一定比例配成懸浮液；所選的醇為異丙醇或乙醇或叔丁醇等醇類；所選的堿為濃氨水或氫氧化鈉或碳酸鈉；其質(zhì)量比例如下:類石墨相氮化碳:異丙醇:濃氨水:水=(10-200)mg: (2-5 ) g: (50-100) mg: 30 g ;其中氨水的濃度彡25% ；
c.將步驟b所得的懸浮液進行電子束輻照，輻照劑量為200~1200kGy;后經(jīng)離心分離得到固體，并洗滌、干燥，即得電子束輻照改性的類石墨相氮化碳。
[0008]本發(fā)明的特點是:利用電子束輻照，使類石墨相氮化碳表面結構產(chǎn)生一定的變化，可以改善其禁帶寬度，促進光生電子和空穴的有效分離，并增強可見光領域的吸收能力。同時，改性過程中不需要引入其他摻雜劑，使改性過程更為綠色環(huán)保。
[0009]此外，本發(fā)明通過使用電子加速器產(chǎn)生的電子束作為輻射源來改性類石墨相氮化碳。在輻射過程中無污染，且工藝簡單，操作方便，可以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。電子加速器關閉則電子束立即消失，因此本發(fā)明方法安全性好，無污染，有利于環(huán)保。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例與對比例中所得類石墨相氮化碳的XRD譜圖。
[0011]圖2為本發(fā)明實施例與對比例中所得類石墨相氮化碳的DRS光譜。
[0012]圖3為本發(fā)明實施例與對比例中所得類石墨相氮化碳的PL光譜。
[0013]圖4為本發(fā)明實施例與對比例中所得類石墨相氮化碳的可見光光催化降解曲線圖。
【具體實施方式】
實施例
[0014]本實施例的過程和步驟如下所述:
a.首先按現(xiàn)有已知技術制取類石墨相氮化碳:取4.0 g尿素加入25 mL帶蓋的坩禍，并將其置入馬弗爐中，80。C干燥24小時，然后升溫至550。C熱聚合3小時，隨后自然冷卻至室溫。用水和稀硝酸溶液清洗所得黃色固體多次，最后在60 ° C下干燥過夜。
[0015]b.取60 mg上述合成的類石墨相氮化碳、30 g水、3 g異丙醇和60 mg濃氨水混合均勻后密封于一個聚乙烯袋中。將此袋置于電子加速器下進行室溫輻照處理。輻照劑量設定為800 kGy ο
[0016]c.將上步輻照后的懸浮液經(jīng)常規(guī)的離心、洗滌、烘干后，即得電子束輻照改性的類石墨相氮化碳。
[0017]將所得的樣品進行表征，其部分結果如附圖所示。改性后的類石墨相氮化碳的宏觀顏色更深更黃，說明其具有更強的可見光吸收能力。
[0018]對比例:
本對比例的制備過程和步驟同實施例a步驟，不同在于不進行b與c步驟，即得到未經(jīng)電子束輻照改性處理的原始類石墨相氮化碳。
[0019]對實施例產(chǎn)物的各項儀器測試及光催化性能測試
取20 mg光催化劑加入50 mL(20 mg *L 3羅丹明B溶液。隨后轉移入一石英管中，進行90分鐘的黑暗鼓泡，達到吸附平衡。在鼓泡狀態(tài)下，采用350 W氙燈配合420 nm紫外濾光片為光源，進行環(huán)繞式可見光光激發(fā)。在光催化反應的間隔，取出小量的溶液，經(jīng)過0.22μ m微孔濾膜過濾得到透明溶液。使用分光光度計檢測特征峰550 nm處的吸光度，從而分析光催化的效率。
[0020]參見附圖，圖1為本發(fā)明實施例與對比例中所得類石墨相氮化碳的X射線衍射(XRD)譜圖。XRD分析:采用日本理學株式會社D/max-2550型X射線衍射儀分析所得材料的物相與結晶性。通過譜圖的對比可以看出，經(jīng)電子束輻照改性處理后，材料的衍射峰強度稍有減弱，說明電子束輻照對其表面微結構產(chǎn)生了一定的破壞。
[0021]圖2為本發(fā)明實施例與對比例中所得類石墨相氮化碳的漫反射光譜(DRS)光譜。DRS分析:采用日本日立公司U-3010型紫外及可見光分光光度計分析所得材料的光吸收能力。通過譜圖的對比可以看出，經(jīng)電子束輻照改性處理后，材料對于可見光的吸收能力大幅增加。
[0022]圖3為本發(fā)明實施例與對比例中所得類石墨相氮化碳的光致發(fā)光(PL)光譜。PL分析:采用日本日立公司F-7000型熒光分光光度計分析所得材料的光致發(fā)光特性。通過譜圖的對比可以看出，經(jīng)電子束輻照改性處理后，材料的光致發(fā)光特性大幅減弱，預示著光生電子與空穴分離效率的提高。
[0023]圖4為本發(fā)明實施例與對比例中所得類石墨相氮化碳作為光催化劑，在可見光條件下降解羅丹明B的降解曲線，從圖中可知，經(jīng)電子束輻照改性處理后，在可見光條件下，可以提升大約4.5倍的光催化效率。
【主權項】
1.一種用作可見光催化劑的電子束輻照改性類石墨相氮化碳的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為: a.按現(xiàn)有已知技術制備類石墨相氮化碳； b.將類石墨相氮化碳、醇、堿和水按一定比例配成懸浮液；所選的醇為異丙醇或乙醇或叔丁醇等醇類；所選的堿為濃氨水或氫氧化鈉或碳酸鈉；其質(zhì)量比例如下:類石墨相氮化碳:異丙醇:濃氨水:水=(10-200)mg: (2-5 ) g: (50-100) mg: 30 g ;其中氨水的濃度彡25% ； c.將步驟b所得的懸浮液進行電子束輻照，輻照劑量為200~1200kGy;后經(jīng)離心分離得到固體，并洗滌、干燥，即得電子束輻照改性的類石墨相氮化碳。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子束輻照改性類石墨相氮化碳的方法。首先采用現(xiàn)有已知技術方法制取類石墨相氮化碳，并把類石墨相氮化碳、醇、堿和水按一定比例配成懸浮液。然后將上述懸浮液置于電子束發(fā)生裝置中，使其經(jīng)受一定劑量的電子束輻照，輻照劑量為200~1200kGy。通過離心分離得到固體，并經(jīng)洗滌和干燥過程，即得電子束輻照改性的類石墨相氮化碳。本發(fā)明所得的改性后材料，具有優(yōu)良的可見光光催化性能，可有效解決環(huán)境污染等問題。同時，改性不需進入其他摻雜劑，且工藝簡單，操作方便，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】B01J27/24, C02F101/38, C02F1/30, B01J35/10
【公開號】CN105148973
【申請?zhí)枴緾N201510590475
【發(fā)明人】焦正, 張云龍, 程伶俐, 浦嫻娟, 丁國際
【申請人】上海大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月17日