[發(fā)明專利]一種g-C3

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210336940.2
• 申請(qǐng)日: 2022-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN114602527A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智宇;劉哲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江省科創(chuàng)新材料研究院
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;B01J37/08;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發(fā)明公開了一種g?C₃N₄/TiO₂納米異質(zhì)結(jié)光催化劑的原位制備方法，具體是將濃集吸附有g(shù)?C₃N₄先驅(qū)物的鈦酸或偏鈦酸無定型膠體沉淀作為中間體，隨后將所述中間體進(jìn)行熱處理以原位合成g?C₃N₄/TiO₂納米異質(zhì)結(jié)光催化劑。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)原位合成g?C₃N₄/TiO₂納米異質(zhì)結(jié)，該方法操作簡(jiǎn)單、原料易得、成本低廉、對(duì)環(huán)境友好，制備得到的g?C₃N₄/TiO₂納米異質(zhì)結(jié)實(shí)現(xiàn)納米層面的組分復(fù)合，界面結(jié)合緊密并形成Z型能帶結(jié)構(gòu)，有利于光生載流子的分離與傳輸，在光催化降解有機(jī)污染物方面有著優(yōu)異的性能和積極意義，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化降解污染物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種g-C₃N₄/TiO₂納米異質(zhì)結(jié)光催化劑的原位制備方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體光催化是一種能夠有效利用太陽能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理環(huán)境有機(jī)污染物的技術(shù)，在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間起到重要橋梁作用，其中納米TiO₂是最早被發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于光催化領(lǐng)域的材料。納米TiO₂具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、親水性，同時(shí)表面活性高、光吸收性能好。但因?yàn)榧{米TiO₂具有較寬的本征禁帶寬度(3.2eV～3.7eV),其光電轉(zhuǎn)換響應(yīng)的波長(zhǎng)范圍僅存在于占整個(gè)太陽光輻射波長(zhǎng)不到3％-5％比例的紫外光波段，無法對(duì)作為太陽輻射能量主體的可見光與近紅外光產(chǎn)生吸收響應(yīng)，因此純TiO₂催化劑的太陽能光電轉(zhuǎn)換效率較為低下。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一種聚合物半導(dǎo)體，擁有易于獲得成本低、不含金屬環(huán)境友好等特點(diǎn)，近年來在光催化材料領(lǐng)域備受關(guān)注。同時(shí)，因其具有較小的禁帶寬度(2.7eV)以及合適的能帶結(jié)構(gòu)，g-C₃N₄能與TiO₂構(gòu)成Z型異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)光生載流子的高效分離，更負(fù)的導(dǎo)帶電位和更正的價(jià)帶電位在熱力學(xué)上有利于反應(yīng)物的還原和氧化，從而極大地提高光催化效率，g-C₃N₄/TiO₂復(fù)合光催化劑始終是研究的熱點(diǎn)。

在已有的研究成果中，不乏許多將g-C₃N₄和TiO₂進(jìn)行復(fù)合的成功嘗試，但大多數(shù)的制備方法主要采用將兩種組分單獨(dú)合成后再進(jìn)行調(diào)控復(fù)合的思路，因此復(fù)合過程中不同組分樣品的表面清潔度或溶劑殘留問題將在復(fù)合材料的界面處產(chǎn)生許多雜質(zhì)和缺陷，影響材料性能。在一步合成g-C₃N₄/TiO₂光催化劑的已有成果中，部分研究者在混合了g-C₃N₄先驅(qū)物和TiO₂先驅(qū)物后，直接采用蒸干溶劑(CN201410621237.1/CN201710099632.1/CN201710621237.1)或陳化凝膠(CN202111271742.4)的制備方法。上述方法能確保在熱處理前驅(qū)體中包含足量的g-C₃N₄先驅(qū)物和TiO₂先驅(qū)物，但所得的先驅(qū)體只是單純的共混物，無法保證組分的均勻分散，后續(xù)得到的g-C₃N₄/TiO₂光催化劑也無法實(shí)現(xiàn)納米層面的復(fù)合，界面處的雜質(zhì)和缺陷較多，同樣影響材料的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，并提供一種g-C₃N₄/TiO₂納米異質(zhì)結(jié)光催化劑的原位制備方法，該納米異質(zhì)結(jié)光催化劑在太陽光和可見光下能夠高效降解鹽酸四環(huán)素。