本发明涉及石墨相氮化碳材料，具体的说是一种三维网状g-c3n4光催化材料的制备方法及其应用。
背景技术：
1、光催化技术基于光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力，从而可以达到净化污染物等目的。在光照下，催化剂吸收光能，产生活性的电子和空穴对，这些电子和空穴对可以参与氧化还原反应，从而将污染物分子分解为无害的物质，如水和二氧化碳。光催化降解污染物具有高效、无污染、无需外部添加化学药剂等优点，在水处理、空气净化和环境修复等方面具有广泛的应用前景。但光催化技术也存在一定的局限性，比如光催化剂的成本较高、光源选择性较强、光催化剂的比表面积较小等。
2、石墨相氮化碳g-c3n4是一种近似石墨烯的平面二维片层结构材料，具有较大的比表面积和良好的化学稳定性，并且对环境友好，不会形成二次污染，这使其能够成为非常优秀的催化剂材料。g-c3n4本身在催化领域应用广泛，由于其独特的化学组成和π共轭电子结构，具有较强的亲核能力、易形成氢键以及bronsted碱功能和lewis碱功能。与传统的tio2光催化剂相比，g-c3n4具备更宽的吸收光谱范围，不需要紫外光仅在普通可见光下就能起到光催化作用；同时，其更能有效活化分子氧，产生超氧自由基以有效降解污染物。但普通g-c3n4的光催化活性较低，这在一定程度上限制了其推广应用。
3、对于g-c3n4粉末的改性，常用的溶剂剥离法、热剥离法以及模板法，不仅需要消耗大量的能源和化学试剂，而且制备繁琐复杂，生产效率较低，产物最终效果难以控制。
4、为了提高g-c3n4的光催化性能，目前研究一般分为四个方向，分别是元素掺杂、g-c3n4共聚合、构筑异质结结构及微观形貌调整。其中，微观形貌调整就是基于g-c3n4的性能与其比表面积和孔结构有着密切重要关系发展的，通常采用溶剂剥离和热剥离来增大比表面积，采用模板法来引入多孔结构。但这些方法需要消耗大量的能源和化学试剂，制备过程繁琐复杂，生产效率也较低，难以控制产物最终效果，在制备过程中还可能产生有毒有害物质，造成环境污染。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种三维网状g-c3n4光催化材料的制备方法及其应用，采取酸刻蚀的策略稳定得到三维网状多孔g-c3n4光催化材料，不仅提高了光催化性能，而且制备方法安全简便。
2、为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
3、一种三维网状g-c3n4光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一、使用热缩聚法制备块状g-c3n4
5、取5-50g三聚氰胺加入带盖的瓷舟内，将瓷舟置于马弗炉中，升温至550-700℃，煅烧3-6h，自然冷却至室温，得到黄色块状的g-c3n4，研磨成粉末；
6、步骤二、酸刻蚀g-c3n4制备三维网状g-c3n4光催化剂
7、取2-10g步骤一所制备的g-c3n4粉末和1-5g nano3缓慢加入到40-200ml的浓硫酸溶液中，搅拌混合均匀，在冰浴条件下继续磁力搅拌溶液，搅拌转速为150-300r/min，并将4-20g kmno4药剂缓慢均匀加入到溶液中，控制加药时间为8-12min，加药结束后持续搅拌2-4h，溶液颜色逐渐变为深绿色；
8、再将深绿色溶液在40-60℃下磁力搅拌反应40-70min，转速200-220r/min；反应结束后保持搅拌，缓慢滴加20-100ml的去离子水到溶液中，控制加水时间为3-5min，随后迅速加入150-750ml去离子水降低溶液温度，并继续搅拌20-30min，溶液颜色变为红褐色；
9、再将红褐色溶液在40-50℃下磁力搅拌，转速150-250r/min，缓慢加入200-1000ml去离子水稀释溶液，控制加水时间为5-8min；然后再缓慢加入40-200ml浓度为5wt％的h2o2溶液，控制加药时间为4-5min，得到白色悬浮液；
10、待反应结束后将白色悬浮液过滤，用去离子水反复洗涤，直到白色悬浮液ph值为中性，再过滤一次并收集悬浮固体，将收集到的固体在75-85℃下干燥20-26h，得到白色块状的g-c3n4，研磨，得到三维网状g-c3n4粉末。
11、优选的，所述马弗炉的升温速度为2-6℃/min。
12、优选的，所述步骤二中浓硫酸的浓度为98wt％。
13、一种三维网状g-c3n4光催化材料的应用，用于光催化降解含四环素废水。
14、步骤一中，三聚氰胺随着温度的升高首先会发生脱氨缩聚反应，形成更复杂的中间聚合物，当温度达到一定程度时，中间聚合物会进一步重排和聚合，形成g-c3n4聚合物，由于温度过高会导致g-c3n4聚合物的分解，因此必须控制反应温度在550-700℃。
15、步骤二中，首先在冰水浴条件下将g-c3n4粉末、nano3、浓硫酸混合均匀，使g-c3n4粉末均匀处于酸性环境中；nano3提供的no3-具有强氧化性，辅助进行氧化反应；浓硫酸作为反应介质和强质子酸，有助于进入g-c3n4层间；控制温度条件下加入kmno4药剂，其与g-c3n4粉末反应，使块状g-c3n4边缘开始氧化产生细小孔隙，后续升高温度并保持搅拌，使氧化反应开始向块状g-c3n4中间进行；加入一定量去离子水，控制氧化反应持续向块状g-c3n4中间进行，使氧化反应充分进行，块状g-c3n4整体出现细小孔隙。后续先加去离子水稀释反应溶液，后加h2o2溶液还原残留的kmno4等氧化剂，使溶液变为白色。过滤后使用去离子水反复洗涤，稀释去除残留的硫酸，使其为中性。最后干燥研磨得到产物三维网状g-c3n4粉末。
16、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
17、(1)本发明使用氧化刻蚀法将块状g-c3n4引入多孔结构，制备过程简单，在简单的实验条件下，通过简便的步骤，不需要复杂设备和技术，就能够获得理想的产物；
18、(2)产率高，通过控制g-c3n4粉末与浓硫酸的重量比、kmno4的加入量、反应温度等参数，制备三维网状g-c3n4粉末的产率最好能够达到90％以上；
19、(3)安全性较高，该方法在低温下进行氧化反应，避免了高温高压条件可能带来的安全隐患；同时，通过合理控制实验条件，可以进一步降低浓硫酸等试剂对设备的腐蚀风险；
20、(4)易于工业化，本发明所述的方法简单安全，所需试剂常见易获取，产物产率高且质量好，这使得其易于在工业上实现大规模生产；
21、(5)可调控性强，本发明所述方法在制备过程中，药品比例、反应温度、反应时间、搅拌程度等可以根据实际工况调整，可以有效控制氧化程度和氧化速度，进而控制产物状态，为制备不同性能的三维网状g-c3n4粉末提供了可能。
1.一种三维网状g-c3n4光催化材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述马弗炉的升温速度为2-6℃/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤二中浓硫酸的浓度为98wt％。
4.一种三维网状g-c3n4光催化材料的应用，其特征在于：用于光催化降解含四环素废水。
