[發明專利]一種復合光催化劑Ag2CO3/g?C3N4及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710890497.2
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107684923A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 崔玉民;李慧泉;白翠冰;苗慧
• 申請（專利權）人: 阜陽師范學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙)11426
• 代理人: 路永斌,劉冬梅

技術領域

本發明涉及一種治理染料廢水污染的新穎復合光催化劑及其制備方法，屬光催化領域。

背景技術

g-C₃N₄以其光催化活性較高、穩定性好、原料價格便宜、尤其是不含金屬這一突出優點，使它成為一種新型的光催化材料，然而，單一相催化劑通常因量子效率低而使其光催化性能表現不夠理想。

因g-C₃N₄材料光生電子－空穴復合率較高，導致其催化效率較低，從而限制了它在光催化方面的應用。為了提高g-C₃N₄的催化活性，最近幾年來，人們研究了很多改性方法。對g－C₃N₄進行改性的非金屬元素包括S、N、C、B、F、P等，一般認為這些非金屬元素取代了3-s-三嗪結構單元中的C、N、H元素，從而形成g-C₃N₄晶格缺陷使得光生電子－空穴對得到有效分離，有效提高其光催化性能。

研究結果表明，提高光催化劑的活性，最為有效的方法是二元半導體復合，兩種不同的半導體進行復合之后，可以讓光生載流子在不同能級之間進行傳遞和分離，從而延長載流子的壽命，從而提高光催化反應活性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明人研究發現，首先用含氮化合物制備石墨相g-C₃N₄，分散到去離子水中之后，依次滴加銀鹽溶液和碳酸鹽溶液，沉淀干燥后制得Ag₂CO₃/g-C₃N₄復合光催化劑，從而完成了本發明。

本發明的內容包括以下方面：

第一方面，本發明提供一種制備光催化劑Ag₂CO₃/g-C₃N₄復合物的方法，包括以下步驟：

(1)將含氮有機物在300～800℃下煅燒，冷卻，制得產物I；

(2)將產物I超聲分散到去離子水中，滴加銀鹽溶液攪拌均勻；

(3)加入銀沉淀劑經處理后，最終制得Ag₂CO₃/g-C₃N₄。

第二方面，本發明還提供根據上述第一方面所述方法制得的光催化劑Ag₂CO₃/g-C₃N₄復合物作為催化劑以及其應用，所述復合光催化劑Ag₂CO₃/g-C₃N₄紫外-可見漫反射光譜顯示在450-700nm處存在吸收峰；在激發波長為400nm左右時，其光致發光光譜在450nm處存在吸收峰；用于降解水中廢物，該廢物可以是染料，優選通過光催化進行降解。

附圖說明

圖1示出催化劑樣品X射線衍射圖；

圖2示出紫外-可見漫反射光譜圖；

圖3示出催化劑光致發光光譜圖；

圖4示出催化劑紅外光譜圖；

圖5示出催化劑的紫外光催化活性圖；

圖6示出復合催化劑Ag₂CO₃/g-C₃N₄光催化反應機理圖。

具體實施方式

一種復合光催化劑Ag₂CO₃/g-C₃N₄的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟(1)、將含氮有機物煅燒，冷卻，制得產物I，其為g-C₃N₄。

由于至今還沒有發現天然的g-C₃N₄晶體結構，所以對他的研究應用需要實驗室合成。目前常用的合成方法有：高溫高壓法、沉積法、溶劑熱法和熱聚合法等。由于熱聚合法可以方便地通過加入其它物質或改變反應條件調節g-C₃N₄晶體結構，從而提高g-C₃N₄的光催化性能，目前常用熱聚合法煅燒合成。

在本發明中，所述煅燒在300～800℃條件下進行，優選為在不同溫度下分階段進行煅燒，更優選為在500℃下煅燒2小時，然后在520℃下繼續煅燒2小時。