[发明专利]一种有效降低氮化碳(g‑C3N4)纳米片光催化过程中贡献TOC的新材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环保功能材料领域，涉及一种铌酸钠负载铌酸钠光催化剂的新型制备方法，可以降低g-C₃N₄对反应体系出水贡献TOC的值，尤其涉及一种用于处理有机废水的光催化材料及其制备方法。

技术背景

当前，伴随工业技术的飞速发展，人类赖以生存的水资源均受到不同程度的污染，水资源污染已经成为世界各国面临的亟待解决的问题。水中的污染物，特别是有毒有机污染物的存在，不仅造成环境污染、生态破坏，而且严重危害人类健康。这些有机污染物包括多环芳烃、多氯联苯、农药、环境干扰素、染料等。

铌酸钠是一种经典的多功能半导体材料，具备良好的铁电和光电性能、以及很好的催化性能，一直是各研究领域中的热点材料。Nb元素属于第五副族，+5价最常见，易形成主要由[NbO₆]八面体构成。通过和[NbO₆]八面体共用角或共用边，可以构成多种不同形式的铌酸盐，对应着不同的性能和应用范围。在光催化应用中，报道较多的是钙钛矿和钨青铜结构。其晶体中高度扭曲[NbO₆]八面体能够高效的分离e^--h⁺对，所以，铌酸钠普遍具备很好的光催化性能。铌酸钠具备合适的价带导带位置，能够光解水制氢，也能够充分地去除有机污染物。且，铌酸钠铌酸钠的立方块结构，尺寸在2微米左右，是很好的光催化剂载体。

氮化碳(g-C₃N₄)中C和N均以sp2杂化，并相间排列，以σ键连接成环，这种环结构倾向于形成π电子共轭结构，即三嗪环(C₃N₃)和三-s-三嗪环(C₆N₇)，这两种结构是构成g-C₃N₄同素异形体的两种基本结构单元。C₃N₃环和C₆N₇环分别以N原子相互连接聚合形成π共轭平面网格，结构中存在离域的π电子，层与层之间以分子力结合。因此，g-C₃N₄显示出优异的电子传输和催化性能。但也因为层与层之间是分子力结合，所以氮化碳纳米片容易在反应过程中剥层，从而提高了出水TOC。

发明内容

本发明目的是克服现有技术不足，提供一种g-C₃N₄负载NaNbO₃光催化剂的制备方法，降低光催化体系反应出水TOC。

本发明的目的可以通过以下方法实现：

(1)NaNbO₃粉末制备：2mmol Nb₂O₅粉末添加到10mL 8mol/L的NaOH溶液中，并搅拌10分钟。搅拌之后把溶液装到15mL的特氟龙高温釜中，在200℃下加热24小时。加热完成之后，取出水热釜，自然冷却。取出釜内沉淀，用去纯水和酒精洗涤数遍，在70℃下脱水干燥12小时。

(2)将100g尿素溶解到400ml酒精噻吩混合溶液(v:v＝80:20)。

(3)将20gNaNbO₃粉末溶解于上述溶液中，搅拌溶解48h，随后在70度下烘干。

(4)将步骤(3)烘干得到的样品放入坩埚中，并加入2g硫脲，放置在马弗炉内，以10℃/min的速率升温，加热至700℃，保温6小时，然后自然降温至室温，坩埚内淡黄色的粉末。即可把g-C₃N₄成功铆合到NaNbO₃表面。

本发明的有益效果是：

(1)g-C₃N₄铆合在NaNbO₃表面以后，可以增大比表面积，更有利于吸附有机物，可以直接将吸附的有机污染物分解为无害的物质(如二氧化碳、水等)，分解后该水处理剂可以重复利用。

(2)g-C₃N₄被均匀固定在NaNbO₃表面，可以阻止g-C₃N₄纳米片分层剥离，从而降低g-C₃N₄在光催化反应过程中对于反应体系的TOC贡献值。

具体实施方式

实施例1