[發(fā)明專利]一種寬光譜響應(yīng)的磁性可見(jiàn)光催化劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611257560.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106582771B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石建惠;馮淑婷;溫月麗;高珊;李育珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;C02F1/30
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發(fā)明屬于涉及光催化劑的制備領(lǐng)域，具體為一種寬光譜響應(yīng)的磁性可見(jiàn)光催化劑的制備方法。解決了目前純的g?C₃N₄光催化劑存在催化活性不高、光譜相應(yīng)范圍較窄且易引入二次污染的問(wèn)題。本發(fā)明步驟如下：（1）二維層狀結(jié)構(gòu)g?C₃N₄納米片的制備：將g?C₃N₄反應(yīng)前驅(qū)體在500℃下保溫2h，研磨后在500~580℃條件下保溫2~4h，得到二維層狀結(jié)構(gòu)g?C₃N₄納米片；（2）制備Fe₃O₄納米晶；（3）制備g?C₃N₄/CQDs@Fe₃O₄三元復(fù)合磁性光催化劑。本發(fā)明所提出的三元復(fù)合磁性納米光催化劑可實(shí)現(xiàn)納米催化劑對(duì)有機(jī)污染物的高效降解及其重復(fù)回收。碳量子點(diǎn)的上轉(zhuǎn)換熒光性質(zhì)，可以有效地將長(zhǎng)波長(zhǎng)光轉(zhuǎn)換成短波長(zhǎng)光，實(shí)現(xiàn)復(fù)合物催化劑的寬光譜響應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涉及光催化劑的制備領(lǐng)域，具體為一種寬光譜響應(yīng)的磁性可見(jiàn)光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

工業(yè)廢水中染料、酚類化合物等有機(jī)污染物引發(fā)的水污染問(wèn)題及對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展造成的影響已受到人們的高度關(guān)注。這些有機(jī)污染物可通過(guò)印染、紡織、煉焦、煤化工、制藥等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程直接進(jìn)入水體，對(duì)水體造成污染，危害人體健康，破壞生態(tài)系統(tǒng)^[1]。因此，工業(yè)廢水中有機(jī)污染物的處理刻不容緩。我國(guó)對(duì)工業(yè)廢水污染防控和治理高度重視。2015年4月2日，國(guó)務(wù)院正式發(fā)布“水十條”《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中列出專項(xiàng)整治的十大重點(diǎn)行業(yè)，包括造紙、焦化、印染、原料藥制造等行業(yè)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)染料、酚類有機(jī)污染物的處理通常采用萃取法，化學(xué)法，生化法，物理法等^[2]。然而，上述技術(shù)對(duì)于此類廢水的處理存在降解率低、成本高、難回收、易引入二次污染等缺點(diǎn)。

目前，光催化降解技術(shù)是處理工業(yè)廢水較為有效的方法之一，利用光催化劑表面的光生電子-空穴，通過(guò)氧化還原反應(yīng)去除水中有機(jī)污染物，具有高效、節(jié)能、成本低、凈化徹底，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。TiO₂作為使用最早、最廣泛、最具代表性的光催化劑，由于寬的帶隙（3.2eV）只對(duì)紫外光有響應(yīng)，且光生電子-空穴容易復(fù)合、催化活性低等極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此，尋求環(huán)境友好、低成本、可回收且兼具寬光譜響應(yīng)和高效催化活性的催化劑是光催化發(fā)展走向?qū)嵱没年P(guān)鍵。2009年，福州大學(xué)王心晨教授等發(fā)現(xiàn)石墨相氮化碳(g-C₃N₄)可以在可見(jiàn)光的照射下將水分解為氫氣和氧氣^[3]。從此，g-C₃N₄引起越來(lái)越多科研工作者的關(guān)注與研究^[4-6]，它具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性，可見(jiàn)光響應(yīng)性質(zhì)，被認(rèn)為在光催化領(lǐng)域有很大潛力。合成g-C₃N₄的原料和方法都比較簡(jiǎn)單，完全滿足低成本的要求。但純的g-C₃N₄還存在以下幾方面的缺點(diǎn)：（1）具有較高的光生電子-空穴復(fù)合率，低的量子效率和催化活性；（2）g-C₃N₄的禁帶寬度約2.7 eV，光譜響應(yīng)范圍較窄，對(duì)太陽(yáng)能利用率不高；（3）納米級(jí)光催化劑難以回收，重復(fù)利用率低，易引入二次污染。

相關(guān)文獻(xiàn)

[1] L. Q. Jing, W. Zhou, G. H.Tian and H. G. Fu. Surface tuning foroxide-based nanomaterials as efficient photocatalysts, Chem Soc Rev., 2013,42 (24), 9509-9549.