[發明專利]一種鐵硼共摻雜類石墨相氮化碳光催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010064951.0
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111215113A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 陸鋼;盧奎江;陳俊杰;朱明山;曹煦欣
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;C02F1/72;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

本發明公開了一種鐵硼共摻雜類石墨相氮化碳光催化劑及其制備方法與應用。所述方法為：(1)將Fe(NO₃)₃·9H₂O、氧化硼和三聚氰胺進行混合分散后，通過坩堝蒸干得到中間產物粉末；(2)將中間產物粉末在500～600℃下熱聚合反應3～5h得到光催化劑。本發明所述方法制備的光催化劑能夠有效地催化降解染料污染物，相比于常用的催化劑，更加的綠色環保以及高效。

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，具體涉及一種鐵硼共摻雜類石墨相氮化碳光催化劑及其制備與應用。

背景技術

難降解染料類有機物，由于其化學結構穩定，不易被生物降解，導致其無法被傳統的污水處理工藝有效去除。雖然這些有機物在自然環境中的濃度很低，但是它們容易在環境中長期積累，導致耐藥細菌的產生，從而對水生生物和人體健康造成危害。目前水體中染料有機物的去除方法主要有物理法、化學法和生物法，現有的生物技術和化學氧化方法費時、效率低、易產生二次污染。其中光催化降解技術利用太陽光為能源，具有高處理效率、低成本、綠色無污染等優點，已被人們廣為使用。

近年來，氮化碳(CN)作為一種非金屬高分子光催化劑，由于其良好的化學穩定性、熱穩定性、低毒性、生物兼容性以及具有可見光響應，已被廣泛用于光催化降解有機污染物領域。然而，單一的氮化碳光生載體重組率高，可見光利用率低，比表面積小，嚴重限制了其光催化性能。因此科研人員采用了多種方法來改善氮化碳的性能，其中非金屬元素和金屬元素共摻雜能夠顯著提升氮化碳的光響應效應，提高光催化效率。

鐵與硼共摻雜，鐵摻雜后能夠很好地調整氮化碳獨特的電子結構，降低它的帶隙，增加了它的比表面積；硼摻雜后，將“C-N”鍵替換為“C-B”鍵，拓寬了其可見光響應范圍，降低帶隙，兩種元素摻雜后能夠更加有效地提升了氮化碳的光催化性能。

現有制備過程繁瑣，制備時間長，需要高溫高壓設備多，原料多，不利于工業上大規模生產的缺陷成為了本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種鐵硼共摻雜類石墨相氮化碳光催化劑的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述方法制得的一種鐵硼共摻雜類石墨相氮化碳光催化劑。該光催化劑相比于常見催化劑更加高效、快捷和綠色。

本發明的再一目的在于提供上述一種鐵硼共摻雜類石墨相氮化碳光催化劑的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種鐵硼共摻雜類石墨相氮化碳光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Fe(NO₃)₃·9H₂O、氧化硼與三聚氰胺按照質量比(5～10)：(0.2～0.4)(10～15)加入到醇溶劑中，混合分散均勻后，蒸干，得到中間產物；

(2)將中間產物研磨后，在500～600℃下煅燒3～5h，研磨，洗滌，干燥，得到鐵硼共摻雜類石墨相氮化碳光催化劑。

優選的，步驟(1)所述Fe(NO₃)₃·9H₂O與醇溶劑的比例為(5～10)g：40ml。

優選的，步驟(1)所述混合分散的方式為超聲分散。

優選的，步驟(1)所述醇溶劑為乙醇和丙醇中的至少一種。

優選的，步驟(1)所述蒸干的溫度為180～250℃；更優選為180～200℃。

優選的，步驟(2)所述研磨均指研磨成粉末。

優選的，步驟(2)所述煅燒的升溫速率為10～20℃/min。