[发明专利]g-C3N4-TiO2介孔复合可见光光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种g-C₃N₄-TiO₂介孔复合可见光光催化剂的制 备方法。

背景技术

锐钛矿结构的二氧化钛纳米材料能在紫外光区有效降解水中的有机物，成为光催化材料 研究的热点，是解决当前日趋严重的环境污染问题的重要途径之一。然而，二氧化钛的禁带 宽度为3.2ev，仅吸收太阳光谱中4％～5％的紫外光,可见光利用率低。因此，人们就对二氧 化钛的形貌及性能的改性做了广泛的研究，特别是近年来二氧化钛复合材料的合成，能有效 地增强光催化、光电转换等功能，具有广泛的应用前景。二维层状材料如石墨烯、g-C₃N₄等， 因其在光催化领域优异的性能，而被广泛用于光催化剂材料的复合。半导体材料C₃N₄因其特 殊的半导体特征(禁带宽度Eg＝2.7eV)，在可见光区有吸收，并具有良好的化学稳定性而受 到人们的普遍关注，其作为新型非金属光催化材料被广泛应用于有机反应、降解有机染料、 光解水制氢等各类催化反应中。

目前有关g-C₃N₄-TiO₂介孔复合可见光光催化剂的报道并不多见，ChemicalEngineering Journal260(2015)117–125；JournalofHazardousMaterials292(2015)79–89，JournalofAlloys andCompounds631(2015)328–334等论文公布将g-C₃N₄和TiO₂混合物制备光催化剂的方法。 这种传统制备g-C₃N₄-TiO₂的复合方法，往往是用预先制备好的TiO₂和C₃N₄粉末固相或液相 直接混合。这样的制备工艺虽然较简便，但不能使TiO₂充分负载到C₃N₄中，而降低了两者 间的能级匹配作用，不利于其可见光催化活性的提高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种g-C₃N₄-TiO₂介孔复合可见光光催化剂 的制备方法，该方法成本低廉、工艺简单、产率高，所得产物光催化效率高。

g-C₃N₄-TiO₂介孔复合可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将尿素在石英坩埚内进行高温退火，得到g-C₃N₄纳米片；

步骤2，将步骤1所得g-C₃N₄纳米片分散到有机酸中，加入钛酸四丁酯，搅拌，将溶液 移入反应釜，密封，恒温反应后，得到反应产物；

步骤3，将步骤2所得反应产物分离，洗涤、干燥，经高温退火得到g-C₃N₄-TiO₂介孔复 合可见光光催化剂。

进一步地，所述g-C₃N₄-TiO₂介孔复合可见光光催化剂中g-C₃N₄的质量百分含量为5％～ 30％。

进一步地，步骤1中高温退火温度为350～700℃，时间为1～5h，退火气氛为空气。

进一步地，步骤2中g-C₃N₄纳米片和钛酸四丁酯的摩尔比为1：1～4。

进一步地，步骤2中有机酸为液态有机酸。

进一步地，所述液态有机酸为甲酸、乙酸、丙酸或丁酸中的一种。

进一步地，步骤2中恒温反应的温度为100～220℃，时间为24h。

进一步地，步骤3中高温退火温度为400～600℃，时间为0.5～1h。

本发明的制备方法成本价廉，生产工艺简单易控，产物差率高，适合大规模的工业生产； 所得产物光催化效率高。

附图说明