[发明专利]一种制备Ag3PO4@g-C3N4复合可见光催化材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Ag₃PO₄g-C₃N₄复合可见光催化剂及其制备方法，属于纳米复合材料和环境治理中光催化技术领域。

背景技术

近年来，能源短缺和环境污染日益严重，因此，为了实现人类社会的可持续发展，可见光催化技术作为一种可以有效地治理环境污染，开发新能源的技术引起了研究者们的极大兴趣，并被广泛应用于环境保护、清洁能源制备(太阳能转化为氢能)等领域。

而作为光催化技术的核心，光催化剂的开发尤为重要。长期以来，大多的光催化剂的研究集中在TiO₂等半导体氧化物方面，但它们对可见光响应差，不足以达到充分利用太阳光的目的。因此，为了提高光催化材料的性能，通过掺杂、复合等方法来开发出新型高效的可见光催化剂，日益成为光催化研究的热点。

2010年，Yi等人[Zhiguo Yi，Jinhua Ye，Naoki Kikugawa，Tetsuya Kako，Shuxin Ouyang，Hilary Stuart-Williams，Hui Yang，Junyu Cao，Wenjun Luo，Zhaosheng Li，Yun Liu and Ray L.Withers.An orthophosphate semiconductor with photooxidation properties under visible-light irradiation.Nature Mater.，2010，9，559-564.]首先报道Ag₃PO₄在可见光照射下，具有强的光解水和光降解活性。但是，在没有电子牺牲剂的情况下，Ag₃PO₄极不稳定，易发生光自蚀反应而被还原为Ag(4Ag₃PO₄+6H₂O+12h⁺+12e^-→12Ag+4H₃PO₄+3O₂)，极大的降低了它的实用价值。而与其他半导体材料复合作为一种解决其稳定性的一个行之有效的方案，寻找低成本、高效的半导体材料显得非常重要。

g-C₃N₄作为一种新型碳材料衍生物，是一种由三嗪环(-C₃N₃)单元组成的类石墨相的层状结构化合物，片层由C-N共价键组成，层与层之间存在的微弱的范德华力，使阴阳离子能插入其间，通过离子-π相互作用和静电作用而形成g-C₃N₄插层化合物，而且其带隙较窄(2.7eV)，对可见光有响应性，来源丰富，合成成本很低。

虽然现今已经广泛报道Ag₃PO₄与其他半导体材料的复合光催化材料[Lei Liu，Jincheng Liu and Darren Delai Sun.Graphene Oxide Enwrapped Ag₃PO₄Composite：Towards a Highly Efficient and Stable Visible-Light-Induced Photocatalyst for Water Purification.Catal.Sci.Technol.2012，2：2525-2532.]，g-C₃N₄与其他材料的复合亦有报导[Yajun Wang，Xiaojuan Bal，Chengsi Pan，Jun He and Yongfa Zhu.Enhancement of photocatalytic activity of Bi₂WO₆ hybridized with graphite-like C₃N₄.J.Mater.Chem.2012，22：11568-11573.]。但通过将磷酸银负载在g-C₃N₄上制备新型的Ag₃PO₄g-C₃N₄复合可见光催化材料目前尚未见报道。

发明内容