光催化剂的制备

概述^[1]

近几年来光催化技术发展迅速，是一项在污染控制领域有着重要应用前景的绿色技术。其机理是在特定波长照射下，催化剂的表面受激活化而具备氧化分解有机污染物、除臭、防腐等多方面功能。此外近年来的研究发现，氮化碳（C3N4）是一种新可见光响应的非金属光催化剂。氮化碳主要由碳和氮组成，是一种有机聚合物。关于氮化碳的研究最早可追溯到1834年在实验室合成一种由碳和氮组成的聚合衍生物，并命名为“melon”（C6N9H3）。20世纪40～80年代初，人们试图通过对硫氰酸盐、三嗪[(C3N3)n，triazine]和七嗪[(C6N7)n，heptazine]等化合物进行热解制备氮化碳，但都未能得到明确的晶体结构。又由于这种物质的化学惰性和不溶解性，其准确化学结构一直不能确定，所以在后来很长的一段时间里被人们遗忘。直到1989年通过理论计算提出了β-C3N4的结构，并预言它的硬度可以和金刚石相媲美。这一预测使得大量的研究工作投入到高密度β-C3N4的合成当中。但迄今为止，这种超硬材料还没有在实验室被合成出来。

制备^[2]

硝基Zn酞菁/含硫氮化碳复合纳米材料表现出良好的光催化降解亚甲基蓝性能，是一类绿色、高效的光催化剂，其制备如下：

(1)称取5.0mmol二水乙酸锌，20.0mmol3-硝基邻苯二腈，100ml正戊醇和DBU3.0mL，在130℃加热的条件下加热回流6小时，然后冷却，吸滤，将产物用无水甲醇洗涤至滤液无色，再用蒸馏水洗涤，然后分别用15％的HCl和0.5mol/LNaOH各100mL，在90℃下微沸1h，冷却离心分离，然后干燥得到深蓝色粉末，即为1，8，15，22-四硝基锌酞菁固体。我们对四硝基钴酞菁进行紫外表征，在可见光671nm左右有一个明显的吸收峰，这是ZnTNPc的Q带吸收峰。在紫外区335nm处有一个明显的吸收峰，这是ZnTNPc的B带吸收峰。

(2)1g氨腈，0.30g硫脲加入到50ml蒸馏水中，搅拌6h使其充分溶解。然后放入70℃的烘箱中24h。将得到的样品放入铝制燃烧舟中，在氮气保护下550℃下煅烧4h，升温速率为10℃/min，反应后冷却至室温，研磨得到含硫量为30wt％的产品。其它含硫量样品的合成与上述过程相似。图2为各物质的XRD表征，由图可以看出CN和不同含硫量的氮化碳都有两个不同的衍射峰，这与文献报道的石墨相氮化碳的衍射峰是一致的。掺杂硫的石墨相氮化碳的主要衍射峰有稍微的角度偏移，表明了氮化碳中的部分N被S取代。

(3)称取0.08gZnTNPc，0.04gCNS，20ml无水乙醇放入50ml烧杯中，将烧杯放入超声波清洗器超声2h，然后放在恒温搅拌器上搅拌12h，离心，放入60℃烘箱烘干，得到产品。四种复合催化剂的特征峰出现的位置与对应单体的位置一样，没有发生偏移，说明两种单体各自保持着原有的特征和结构，并且很成功的负载在一起。

(4)分别称取20mgZnTNPc-CNS复合催化剂放入试管中，加入50ml25mg/L亚甲基蓝溶液，用1000W氙灯作为光源，进行光催化降解反应。暗反应时间为30min，光反应每10min取次样，进行离心，进而测其吸光度。

主要参考资料

[1] 新型非金属光催化剂——石墨型氮化碳的研究进展

[2] CN201510444314.5硝基锌酞菁/含硫氮化碳复合催化剂的制备方法及其应用