[发明专利]一种铌酸锶/氮化碳复合纳米材料的制备方法及其用途

说明书

本发明属于材料制备和光催化的技术领域，具体公开了一种铌酸锶/氮化碳复合纳米材料的制备方法及其用途。本发明的目的是要解决现有技术制备的氮化碳光催化剂存在可见光利用率低、空穴与电子容易复合的问题。本发明采用水热法制备铌酸锶/氮化碳复合半导体材料，具有成本低廉、制备工艺简单、反应条件温和、催化效率高等优点，所制备的复合光催化剂在可见光辐照下能有效催化降解有机污染物亚甲基蓝，在废水处理具中有潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于材料制备和光催化的技术领域，涉及一种铌酸锶/氮化碳复合纳米材料的制备方法及用途。

技术背景

随着现代工业的飞速发展，人类的物质生活水平不断提高，但大量工业废水、废液、废气等的排放造成严重的环境污染，危害人类健康，其中，水污染是环境污染的主要问题之一。同时，煤炭、石油、天然气等化石燃料由于过度使用也日益枯竭，由此导致的能源问题也引起了人们的广泛关注。因此，解决水污染以及寻找可替代化石燃料的清洁能源是目前全球范围内亟待解决的两大热点问题。众所周知，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的绿色能源，因此，如何有效利用或者转化太阳能，成为当今人们研究的重大课题。

半导体光催化技术既可以利用太阳能将环境中的有机污染物降解和矿化，也可以将低密度的太阳能转化为高密度的氢能进行储存，因此它在解决环境和能源问题方面有着重要的应用前景。在众多半导体中，类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)由于其稳定、低毒、简单易得且响应可见光等特点而引起研究者的关注；但是，单纯的g-C₃N₄光催化材料也面临着一些问题，如光生-电子空穴易复合，量子效率很低，比表面积小；为了抑制光生电子-空穴的复合，进一步提高其光催化效率，许多修饰g-C₃N₄半导体光催化剂的方法相继产生，在这些方法中，与其他半导体形成异质结构型是一种简单易行的方法(例如：Bi₄O₅I₂/g-C₃N₄(AppliedCatalysis B:Environmental,2016,194:98-104.)，MgIn₂S₄/g-C₃N₄(Journal ofCatalysis,2017,349:8-18.))，这种特殊设计的异质结材料，能有效的促进光生电子和空穴的分离，抑制光生电子与空穴的复合，提高光电转化的效率，最终提高光催化效率。

近年来，通过直接合成或剥离等方法制备的含Nb⁵⁺的金属氧化物材料，因其结构多样性，高电子传输性和高稳定性等优点而引起了广泛的关注。尤其是该类光催化剂的导带由高能级的Nb 4d轨道组成，产生的光生电子具有很强的还原能力；因此，相对于其它类型的纳米材料，该类材料具有更高效稳定地光催化性能；然而，由于受到禁带宽度的制约，目前报道的该类型铌酸盐纳米材料大多数无法实现对于可见光的响应；所以，如何高效利用太阳能，增强其可见光响应能力，延长其光生电荷寿命，成为当前研究该类材料过程中需要解决的难题。

迄今为止，尚未发现有人采用水热法制备铌酸锶/氮化碳(Sr_0.4H_1.2Nb₂O₆·2H₂O/g-C₃N₄，简写为SrHNO/g-C₃N₄)复合材料，所用的g-C₃N₄化学和物理性质稳定，原材料廉价易得，无毒，且以其为载体制备SrHNO/g-C₃N₄复合材料的反应工艺简单，所得产品光催化活性好，稳定性高，生产过程绿色环保。

发明内容