[發明專利]一種改性g-C3

有效

• 申請號: 201710844877.2
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107649177B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 傅小飛;高永;馬帥帥;蔣莉;張曼瑩;孔峰
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J37/08;B01J37/03;C02F1/30;C02F101/22
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 高姍

本發明公開的改性g?C₃N₄–SiO₂異質結光催化劑制備方法為：通過三聚氰胺熱解制得g?C₃N₄，再通過溶膠?熱液法制備g?C₃N₄/SiO₂耦合體系，然后在脫水劑作用下將硫脲分子共價接枝于SiO₂表面，同時促進SiO₂與g?C₃N₄間Si?N異質化學鍵聯的形成，本發明的制備方法原料易得、成本低、反應條件溫和且對環境無污染，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明涉及半導體光催化劑領域，特別涉及一種改性g-C₃N₄–SiO₂異質結光催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著現代工業的發展，大量含有重金屬離子的廢水排入水體中，我國水體重金屬污染問題十分突出，江河湖庫污染嚴重，重金屬污染率達80％以上。水體中的重金屬離子可長期停留并積累在環境中，通過食物鏈逐級富集，嚴重影響人類及其他生物的安全。其中六價態的Cr普遍存在于電鍍、印染及制革廢水中，具有強的致癌性和致畸性，且對環境有持久危險性。傳統的Cr(VI)處理方法有沉淀法、吸附法、電解法和膜分離法，但總體來說處理過程較復雜，成本較高且易產生二次污染。

基于半導體材料的光催化作為一種新興和綠色的技術，在解決環境問題方面具有巨大潛力。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作為完全非金屬半導體，具有化學性質穩定、禁帶寬度較窄、兼容性強等優點，使得它在光催化劑領域具有很大的發展前景。然而，單純g-C₃N₄比表面積較小，不能有效地將污染物富集至反應活性中心，導致光催化活性不高。將g-C₃N₄與具有大比表面的吸附劑耦合，雖然能夠促進催化劑對水體污染物的快速富集，但耦合體系中g-C₃N₄相對含量的減少并不利于光催化反應的發生，所以耦合體系中吸附劑的加入量不易過多，這就限制了其對水中污染物的富集效果，尤其是對高濃度的重金屬污染水體處理效果不佳。因此，通過對吸附劑表面進行功能化改性，提高耦合體系對污染物的富集能力，開發出具有高吸附及高催化活性的光催化材料具有很高的應用前景和實用價值。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種具有高吸附及高光催化活性的g-C₃N₄–SiO₂異質結光催化劑及其制備方法。本發明通過對復合催化劑表面進行改性修飾，一方面提升g-C₃N₄與SiO₂之間的異質結合強度，同時在SiO₂表面接枝功能化配位基團-NH-、-NH₂及S，提高其對水體中重金屬離子的富集能力，這對于該耦合體系光催化活性的提升以及改善環境方面的應用具有重要意義。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：一種改性 g-C₃N₄–SiO₂異質結光催化劑的制備方法，包括以下步驟，

(1)以三聚氰胺為前驅物，經高溫煅燒制得g-C₃N₄；

(2)將步驟(1)制得的g-C₃N₄與SiO₂前驅物通過溶膠-熱液法制得 g-C₃N₄/SiO₂光催化劑；