Способ получения нитрида углерода, обладающего аномально высоким уровнем флуоресценции под действием лазерного излучения видимого диапазона

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано в фотокатализе, литий-ионных аккумуляторах, медицинских зондах. Меламин разлагают в закрытом кварцевом реакторе в азотсодержащей атмосфере при 275-295 ^оС в течение 4,5-6 ч. Получают графитоподобный g-C₃N₄, имеющий молярное отношение углерода к азоту 3:4, обладающий высоким уровнем флуоресценции под действием лазерного излучения видимого диапазона. Способ прост и экономичен. 1 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к методу синтеза нитрида углерода, обладающего флуоресцентными свойствами и может использоваться в различных областях науки и техники: для фотокатализа, повышения емкости литий-ионных аккумуляторов, а также в медицине, например, в качестве зондов.

Известен способ получения нитрида углерода на основе термического разложения роданида щелочного металла в вакуумированной герметизированной камере [патент РФ №2288170 от 16.02.2005].

Недостатком указанного способа является необходимость специального реактора, что приводит к удорожанию конечного продукта, а также сопутствующее образование побочных продуктов, удаление которых увеличивает многостадийность процесса. Конечный продукт не обладает способностью к флуоресценции в видимом диапазоне.

Наиболее близким техническим решением является способ представленным в статье [Yuanhao Zhang, Synthesis and luminescence mechanism of multicolor-emitting g-C3N4 nanopowders by low temperature thermal condensation of melamine, 2013]. Меламин размещают в кварцевый реактор, который непрерывно продувается азотом, и выдерживают при температуре 300-650 градусов 2-4 ч.

Недостатками существующего способа являются малый выход целевого продукта, слишком широкий диапазон температур и недостаточное время выдержки.

Техническим результатом заявленного изобретения является возможность обеспечение 80-90% выхода целевого продукта (нитрида углерода), обладающего аномальными показателями флуоресценции в видимом диапазоне под действием лазерного излучения.

Данный технический результат достигается за счет того, что при осуществлении способа получения нитрида углерода, обладающего аномально высоким уровнем флуоресценции под действием лазерного излучения видимого диапазона, путем термического разложения меламина разложение меламина осуществляется в закрытом кварцевом реакторе в азотсодержащей атмосфере, в интервале температур 275-295 градусов в течение 4,5-6 ч и последующим охлаждением при комнатной температуре.

Технический результат в отличие от известного технического решения достигается тем, что выбирается более узкий температурный диапазон и увеличивается время пребывания в реакторе и последующее быстрое охлаждение при комнатной температуре. Основным элементом предложенного технического решения является узкий температурный диапазон синтеза, который дает аномальную интенсивность флюоресценции.

Преимуществами данного способа являются: более простая установка, которая не предполагает вакуумирования и продувки, более низкая температура, отсутствие вредных выделений.

Изобретение относится к методу синтеза. Изобретение относится к легкому и экономически целесообразному способу получения графитоподобного g-C3N4, имеющего молярное отношение углерода к азоту 3:4, путем элиминирования меламина (1, 3, 5-триазин-2, 4, 6-триамин) при высокой температуре: от молекулы меламина отщепляются атомные группы NH3 без замены их другими. В результате на поверхности оксидной подложки формируется однородная, механически прочная, электропроводящая полимерная пленка, селективная по отношению к парам воды, обеспечивающая возможность определения содержания влаги в воздухе.

Полученные материалы из нитрида углерода обладают исключительными флуоресцентными свойствами и имеют широкое применение.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Навеску меламина перетирали в агатовой ступки в течении 30 минут. После перетертая навеска размещалась в кварцевый реактор. Кварцевый реактор переносился в разогретую до 250°С печь и выдерживался там в течение 6 часов.

Пример 2

Все технологические условия получения нитрида углерода совпадают с приведенными в примере 1, за исключением температуры в печи. Температура в реакторе-295°С.

Пример 3

Все технологические условия получения нитрида углерода совпадают с приведенными в примере 1, за исключением температуры в печи. Температура в реакторе-350°С.

На Фиг. 1 показаны спектры флюоресценции образцов представленных примеров.

Образцы, выдержанные при различной температуре, различаются флюоресценцией разной интенсивности и выходом целевого продукта. Так образец, полученный в примере 2, обладает наибольшей интенсивно флюоресценции и максимальным выходом.

Способ получения нитрида углерода, обладающего аномально высоким уровнем флуоресценции под действием лазерного излучения видимого диапазона, путем термического разложения меламина, отличающийся тем, что разложение меламина осуществляется в закрытом кварцевом реакторе в азотсодержащей атмосфере в интервале температур 275-295 градусов в течение 4,5-6 ч c последующим охлаждением при комнатной температуре.