[發明專利]污水處理用石墨相氮化碳光催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111143131.1
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113680373A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 朱龍海;楊國祥;于再基
• 申請（專利權）人: 中化學朗正環保科技有限公司
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/10;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 馮亮

本發明公開了一種污水處理用石墨相氮化碳光催化劑及其制備方法和應用，該污水處理用石墨相氮化碳光催化劑的制備方法包括：將分散有石墨相氮化碳的體系在密閉環境中經程序升溫水熱反應，得到石墨相氮化碳光催化劑。本發明基于密閉環境中程序升溫水熱反應對石墨相氮化碳進行改性，產率在80％以上，以本發明光催化劑進行光催化降解活性測試結果表明，相對于改性前，活性提高了4倍，具有產率高、石墨相氮化碳光催化劑性能好的優勢。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，具體涉及污水處理用石墨相氮化碳光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一種具有可見光光催化反應活性的光催化劑，具有熱/化學穩定性好、無毒無污染等優點，在光催化分解水、光催化降解有機廢水、光催化還原重金屬離子等應用領域被廣泛研究。在g-C₃N₄去除有機污染物的應用中，由于純的g-C₃N₄比表面積小，可見光利用效率低，電導率低、光生載流子復合效率快、界面(光)反應活性位點較少，表面反應動力學速度緩慢和氧化能力中等，催化活性低。因此，需要通過對 g-C₃N₄進行針對性的改性來強化其光催化性能。

在眾多改性方法中，對g-C₃N₄進行水熱后處理是一種有效且綠色的方法。其中，將g-C₃N₄分散于純水中進行水熱處理，改性后的g-C₃N₄具有更優異的光催化活性，主要是因為①比表面積的大大增加；②g-C₃N₄的碳空位、氮空位的形成；③表面含氧官能團的引入。進一步的，可以將g-C₃N₄分散于含酸、堿或鹽的水溶液中進行水熱處理，與純水體系相比，可以利用元素的可摻雜性、氧化還原性等實現對g-C₃N₄的進一步改性。以上的水熱處理通常是在密封后的四氟乙烯內襯內進行，水熱溫度通常為 100～190℃，處理時間通常為6～8h，存在水熱g-C₃N₄產率越低的缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供污水處理用石墨相氮化碳光催化劑及其制備方法和應用。本發明基于密閉環境中程序升溫水熱反應對石墨相氮化碳進行改性，得到石墨相氮化碳光催化劑，具有產率高、石墨相氮化碳光催化劑性能好的優勢。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種污水處理用石墨相氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于，包括：將分散有石墨相氮化碳的體系在密閉環境中經程序升溫水熱反應，得到石墨相氮化碳光催化劑。

上述的污水處理用石墨相氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于，所述分散有石墨相氮化碳的體系中，石墨相氮化碳與分散劑的質量體積比為(20～100)：1，石墨相氮化碳的質量單位為mg，分散劑的體積單位為 mL，分散劑為水、酸溶液、堿溶液或鹽溶液。

上述的污水處理用石墨相氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于，所述酸溶液包括硝酸溶液、硫酸溶液或醋酸溶液。

上述的污水處理用石墨相氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于，所述堿溶液包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氨水溶液或三乙胺溶液。

上述的污水處理用石墨相氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于，所述鹽溶液包括次氯酸鈉溶液、氯化鈉溶液或醋酸鈉溶液。

上述的污水處理用石墨相氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于，所述密閉環境中的氣氛為氬氣、氫氣、氧氣、二氧化碳或氨氣。

上述的污水處理用石墨相氮化碳光催化劑的制備方法，其特征在于，所述程序升溫水熱反應包括：在≤30min內升溫至200℃～250℃，保持 10min～40min。