[01799078]一种Sn@C@g-C3N4纳米复合物及其制备方法

本发明属于材料制备技术领域,具体涉及一种Sn@C@g-C3N4纳米复合物及其制备方法。 课题来源:当前经济社会快速发展,环境污染问题严重影响人类的生存和发展。光催化技术能吸收太阳能降解和矿化环境中的污染物,将太阳能转化为可储存的氢能,因此在解决能源和环境问题方面有着重要的应用前景。光催化技术的核心是高效光催化材料的设计与合成。g-C3N4是一类似石墨结构的新型半导体,具有合适的半导体宽度（约2.7eV）、结构稳定、耐酸碱、无毒且生物兼容性好、成本低及易于化学改性等优点,已经被用于光催化合成反应、光催化降价污染物、光解水产氢和产氧以及氧化还原反应中。g-C3N4光生电子-空穴对分离效率低,从而导致光催化性能较低。异质结构有利于电子和空穴对的分离,从而提高量子效率。纳米金属粒子稳定性差、易团聚等缺陷限制其广泛应用,然而与g-C3N4复合后,其较好的导电性能促进了电子转移,增强了g-C3N4光催化活性。Sn@C@g-C3N4纳米复合物有潜力成为新型的光催化材料。 技术原理及性能指标：本项目是通过等离子体电弧放电法一步合成,主要分为（1）蒸发和（2）凝固过程。1) 阴阳极间电弧放电时,电弧温度可瞬间达3000-4000oC。高温电弧使Sn-三聚氰胺靶材融化,促进三聚氰胺裂解成g-C3N4分子和熔融Sn原子蒸发。同时, 炉内CH4在高温电弧作用下分解成C和H原子。2) 挥发的Sn原子和g-C3N4分子以电弧为中心往四周发散,互相碰撞形成Sn纳米颗粒。当远离电弧时,高熔点的Sn温度快速下降,首先凝固。Sn纳米颗粒由于高的表面能,吸附了游离于炉内的C原子,随着温度进一步下降,相对低熔点的g-C3N4包裹在Sn@C纳米胶囊的表面,最终在水冷炉内壁上收集到Sn@C@g-C3N4纳米复合物。该纳米复合物微观结构为Sn@C核壳结构纳米胶囊嵌入g-C3N4纳米片中, Sn@C纳米胶囊的粒径为5～100 nm。测试该纳米复合物对甲基橙的光催化性能,发现其光催化性能相对g-C3N4有明显的提高。 技术的创造性与先进性：1) 本发明首次制备出了Sn@C@g-C3N4纳米复合物; 2) 本发明制备过程条件简单,易于控制,一次性生成产物,为Sn@C@g-C3N4纳米复合物的实际应用提供了条件;3) 本发明所制备Sn@C@g-C3N4纳米复合物,由于Sn@C的存在能较好地增加导电性能,促进了电子转移,使Sn@C@g-C3N4纳米复合物具有良好的光催化活性,对于有机污染物降解提供了有效的解决方法。 技术的成熟度,适用范围和安全性：本项目经过长达一年的探索研究,技术已经成熟,适合工业化大生产,主要适用于应用于光催化材料以及器件。本项目对于提高Sn@C@g-C3N4纳米复合物生产效率与产品质量,减少能耗,降低成本具有十分重要作用。在制备过程中,都处于高真空电弧炉内, 没有剧烈反应,反应物质易于回收,整个过程安全可控可靠。 应用情况：所获得的技术成果因为市场信息不顺畅尚未能在行业内进行推广,需要一个信息互动平台,促进技术成果的转化。