本发明公开了一种利用气相前驱体制备氮化碳半导体光催化剂的方法及其在光催化氧化反应中的应用。其是利用含碳和氮分子的气体为前躯体,通过等离子增强化学气相沉积技术,在低温低压下制得所述氮化碳半导体光催化材料。本发明所提供的方法较传统热聚合方法耗能大幅降低,而效率大幅提升,且所得氮化碳光催化材料相对于传统氮化碳具有更多。

利用气相前驱体合成氮化碳半导体光催化材料的方法，其是通过等离子增强化学气相沉积技术（PECVD），将含碳气体与含氮气体活化，以合成氮化碳半导体光催化材料；其具体是将含碳气体与含氮气体以一定流量均匀混合后，在氩气的保护下通入管式炉中，在65~105 Pa、170-200℃条件下以150-250W射频沉积350分钟，得到具有半导体性质的氮化碳光催化剂。

氮化碳是一种廉价、不含金属组分、无毒无污染的半导体光催化材料。2009年，这类材料被首次报道作为光催化剂用于分解水产氢与产氧反应。经过数十年的发展，氮化碳逐步成为了国际光催化研究的热点。通常，氮化碳通过热聚合富含碳与氮元素的前驱体制备，前驱体包括三聚氰胺、二聚氰胺、尿素、硫脲等；聚合温度往往在500至600摄氏度左右。然而，由于氮化碳聚合是通过脱氨反应进行的，热力学受限，所以利用这种方法制备的氮化碳材料往往是无定型结构，存在大量的体相缺陷。而后，科学家发展熔盐法，强化了氮化碳的聚合度与结晶度，制备了结晶的三嗪基与七嗪基氮化碳聚合物，大幅提升了氮化碳材料光催化转化的性能。但熔盐法仍存在不少问题，如：氮化碳在制备过程中要求的温度较高、容易碳化等问题。为此，科学家们仍在不断开发新型的氮化碳制备策略，试图利用更为廉价前驱体、更为简单的策略，高效的制备氮化碳聚合物半导体光催化剂。

发明人：王心晨 方元行 王燕 成佳佳 陈雄 武海素

福州大学（Fuzhou University），简称福大，位于福建省福州市，创建于1958年，是国家“双一流”建设高校，国家“211工程”建设高校，国家教育部、国家国防科技工业局与福建省人民政府共建高校，福建省三所重点建设的高水平大学之一，福建省一流大学建设高校，入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。

1）本发明采用气相前躯体制备了具有半导体性质的氮化碳光催化剂；

2）本发明制备的催化剂具有良好的可见光吸收范围，极大提高了太阳光的利用率；

3）本发明制备的催化剂具有较深的最高占据分子轨道，可以产生较大的光催化氧化反应驱动力，提高光催化氧化性能；

4）本发明生产工艺过程简单易于控制，能耗低，成本低，符合实际生产需要，有利于大规模推广；

5）利用本发明所得催化剂进行的光催化氧化体系稳定性高，操作简单，重复性高。

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