[發(fā)明專利]一種氮化碳與鹵氧化鉍復(fù)合光催化材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811163903.6
• 申請日: 2018-10-03
• 公開（公告）號: CN109158124A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李洪靜;胡曉楠
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C02F101/34
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明屬于光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種氮化碳與鹵氧化鉍復(fù)合光催化材料及其制備方法。本發(fā)明的復(fù)合光催化材料具有層狀結(jié)構(gòu)，其中，氮化碳記為g?C₃N₄，鹵氧化鉍記為BiOX_aY_b，X,Y=Cl,Br或I，且X≠Y,a+b=1；本發(fā)明將g?C₃N₄的前驅(qū)體放于馬弗爐中煅燒制得g?C₃N₄，再與五水硝酸鉍、表面活性劑和多元醇混合；加入氯化鉀、溴化鉀和碘化鉀溶液中的兩種；調(diào)節(jié)混合溶液的pH；對所得樣品進(jìn)行抽濾或離心、洗滌至中性，干燥、研磨，制成g?C₃N₄與BiOX_aY_b的復(fù)合光催化材料。該復(fù)合材料具有高效可見光響應(yīng)的特點(diǎn)，在可見光照條件下，可高效催化降解污（廢）水中以雙酚A為代表的新興有機(jī)污染物。本發(fā)明制備方法工藝簡單、操作容易，產(chǎn)量高、能耗低，制備條件溫和，環(huán)境友好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光催化劑及其制備方法，尤其涉及一種氮化碳（g-C₃N₄）與鹵氧化鉍（BiOX_aY_b）復(fù)合光催化材料及其制備方法。

背景技術(shù)

作為鹵氧化鉍材料中的典型代表，氯氧化鉍（BiOCl）由于其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、無毒性、抗腐蝕性、出色的光化學(xué)性質(zhì)以及具有層狀結(jié)構(gòu)而在光催化領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。但是，BiOCl因其較寬的能帶隙而只對紫外光響應(yīng)，大大限制了其實(shí)際應(yīng)用價值。而引入鹵素原子（如Br、I等）可進(jìn)一步提高對可見光的響應(yīng)。同時，石墨相的非金屬半導(dǎo)體氮化碳（g-C₃N₄）因具有較窄的能帶隙（約2.7eV）而表現(xiàn)出對可見光的響應(yīng)，也因其廉價易得的前驅(qū)體而應(yīng)用前景廣闊。然而，g-C₃N₄本身光生電子空穴易復(fù)合，光催化活性會受到限制。因此，BiOCl、鹵素原子與g-C₃N₄的復(fù)合可實(shí)現(xiàn)對可見光的高效響應(yīng)。

傳統(tǒng)的BiOCl制備方法通常需要高溫高壓，如水熱法，且產(chǎn)量較低，耗能較高。華南理工大學(xué)報道了通過直接煅燒Bi₂O₃和C₃N₄的前驅(qū)體而得到一種g-C₃N₄/鉍系氧化物復(fù)合可見光催化劑，300 min內(nèi)可去除近70%的甲基橙（專利申請?zhí)枺?01410809217.7）；天津科技大學(xué)報道了利用微波法制備一種高性能的BiOCl/BiOBr光催化材料（專利申請?zhí)枺?01610834479.8）；哈爾濱工業(yè)大學(xué)報道了利用表面活性劑，在160℃的水熱條件下成功制備出高性能的氧空位豐富BiOCl-g-C₃N₄的異質(zhì)結(jié)，并指出表面活性劑的加入可以大幅地增加氧空位（Applied Catalysis B：Environmental,2018,220,290-302）。由此可見，BiOCl、鹵素原子、表面活性劑與g-C₃N₄在提高光催化材料對可見光的相應(yīng)方面具有重要的作用。但到目前為止，利用表面活性劑實(shí)現(xiàn)高性能、具有豐富氧空位的g-C₃N₄與BiOX_aY_b復(fù)合材料的制備，尚未有相關(guān)的文獻(xiàn)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種工藝簡單、操作容易、高產(chǎn)量、低能耗、制備條件溫和、環(huán)境友好且具有高效可見光響應(yīng)的復(fù)合光催化材料及其制備方法。

本發(fā)明提供的復(fù)合光催化材料，是一種氮化碳（g-C₃N₄）與鹵氧化鉍（BiOX_aY_b）復(fù)合光催化材料，X,Y = Cl,、Br或 I，且X ≠Y,a + b = 1；該復(fù)合光催化材料具有層狀結(jié)構(gòu)。