[發(fā)明專利]一種g-C3N4/CaIn2S4可見光復(fù)合光催化劑的制備方法與應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201510420735.4 | 申請日： | 2015-07-16 |
| 公開（公告）號： | CN104971762A | 公開（公告）日： | 2015-10-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 袁文輝;楊賽;李莉 | 申請（專利權(quán)）人： | 華南理工大學(xué) |
| 主分類號： | B01J27/24 | 分類號： | B01J27/24;C02F1/30 |
| 代理公司： | 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245 | 代理人： | 羅觀祥 |
| 地址： | 510640 廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 sub cain 可見光 復(fù)合 光催化劑 制備 方法 應(yīng)用 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光催化材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可見光響應(yīng)的g‐C3N4/CaIn2S4復(fù)合光催化劑及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)
隨著人類社會的快速發(fā)展，人類對能源的需求越來越大，而傳統(tǒng)能源如煤炭，石油等是不可再生能源，儲存量也越來越少了。并且由煤炭，石油這些不可再生能源引起的環(huán)境問題也日益突出，其產(chǎn)生的含硫氧化物，氮氧化合物對人類賴以生存環(huán)境造成了巨大破環(huán)。為了人類社會的可持續(xù)發(fā)展，必須開發(fā)利用能滿足人類生活并不污染環(huán)境的可再生能源。
可再生能源包括太陽能、水力、風(fēng)力、生物質(zhì)能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能等。其中太陽能的來源豐富且能量巨大，每年太陽輻射到地球上的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類一年消耗的總能量，太陽能清潔環(huán)保，并且不會受到地理位置的影響，若能充分利用太陽能，人類的環(huán)保問題和能源問題便能得到解決。
現(xiàn)在最常見的是，將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能。1967年，藤島昭教授用紫外光照射放入水中的氧化鈦單晶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水被分解成了氫氣和氧氣(Honda‐Fujishima?Effect)，此后，為了能更廣泛的利用太陽能，大家都致力于研究光催化劑，光催化劑能夠有效吸收太陽能，可以通過光催化劑，利用太陽能分解水從而制備得氫氣。而且光催化劑還能夠運(yùn)用于分解污水中的有機(jī)污染物。利用光催化技術(shù)，不僅可以將有機(jī)物完全降解為無機(jī)鹽，還原性的光生電子還可以還原消除水體中的重金屬離子。在生活廢水中，氯代物、表面活性劑和油類等是主要的污染物。雖然利用光催化作用并不能將其完全氧化，但是光催化反應(yīng)可以打碎苯環(huán)和長鏈烷烴，從而可以減少其在微生物處理中對細(xì)菌的毒害作用。目前，已有利用光催化和微生物處理技術(shù)聯(lián)合處理生活廢水的報道。因此，研究光催化劑有非常重要的意義。
雖然光催化研究已經(jīng)獲得一定的成果,但在實際應(yīng)用中還面臨許多難題：(1)光生電子‐空穴對極易復(fù)合，光催化效率整體偏低；(2)大部分光觸媒材料帶隙較寬，無法有效吸收可見光部分，降低了光能的利用率。因此，需要對光催化劑進(jìn)行改性，從而改善其催化性能。
CaIn2S4是屬于AB2X4家族的三元金屬硫化物半導(dǎo)體，具有此結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料因帶隙較窄，從而在光催化領(lǐng)域被廣泛研究。例如ZnIn2S4和CdIn2S4已經(jīng)得到廣泛研究和關(guān)注。CaIn2S4的光學(xué)帶隙為1.76eV，在可見光區(qū)域內(nèi)顯著地表現(xiàn)出對光的吸收能力。本文通過與g‐C3N4的復(fù)合對CaIn2S4進(jìn)行控制合成，進(jìn)一步提高CaIn2S4的催化活性。不同半導(dǎo)體有著不同的價帶和導(dǎo)帶，如果兩種半導(dǎo)體的能帶電位匹配，復(fù)合能加速光生電子‐空穴對的分離，增加光催化效率。近幾年學(xué)者先后報道了氧化物復(fù)合半導(dǎo)體和硫化物復(fù)合半導(dǎo)體。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種穩(wěn)定性好、寬可見光響應(yīng)范圍、高光催化活性的g‐C3N4/CaIn2S4可見光復(fù)合光催化劑及其制備方法和在降解有機(jī)染料廢水中應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種g‐C3N4/CaIn2S4可見光復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將g‐C3N4粉末溶解于去離子水中，超聲分散均勻，超聲時間為15‐20min；再加入硝酸鈣和硝酸銦，攪拌均勻；控制硝酸鈣和硝酸銦的摩爾比為0.5‐0.8:1；控制g‐C3N4粉末和硝酸鈣的摩爾比為0.04‐0.4：1；
(2)將步驟(1)中得到的溶液攪拌均勻，加入過量的硫代乙酰胺，再攪拌25‐40min，轉(zhuǎn)速為400～600r/min；
(3)將步驟(2)制得的懸浮液轉(zhuǎn)移至高壓釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫；控制水熱反應(yīng)溫度為120‐160℃，水熱反應(yīng)時間為16‐24h；
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