[发明专利]一种可见光催化剂的制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种可见光催化剂的制备方法及用途，属环境材料制备领域。特指Au和Ag纳米颗粒修饰的g‑C₃N₄催化剂（Au/Ag/g‑C₃N₄）的制备方法及其在可见光照射下杀菌，其步骤主要包括：（1）g‑C₃N₄粉末的制备；（2）Au/Ag/g‑C₃N₄粉末的制备；（3）可见光催化杀菌。本发明通过Au和Ag纳米颗粒在g‑C₃N₄表面的负载，提高其吸收可见光的能力，以此通过在太阳光的照射下即可使催化剂产生很好的催化效果，从而减小了能源的消耗，同时达到较好的杀菌效果。

技术领域

本发明涉及一种可见光催化剂的制备方法及用途，特指Au和Ag纳米颗粒修饰的g-C₃N₄催化剂(Au/Ag/g-C₃N₄)的制备方法及其在可见光照射下杀菌，属环境材料制备领域。

背景技术

光催化技术是一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术。光催化作为一种自然现象已在电化学、光化学、催化化学和生物化学等领域中得到广泛的研究和应用。1972年，Fujiehima等在Nature上发表了“Electrochemical photolysis of water at asemiconductor electrode”，揭开了光催化新时代的序幕。之后的几十年里，光催化技术得到广泛的关注，形成了多个重要研究方向，如光催化杀菌、水处理以及净化空气等。

g-C₃N₄是聚合物中具有中等带隙(2.65eV)的无金属半导体，它拥有通过碳和氮sp2杂化所形成的π共轭石墨面的二维层状结构。g-C₃N₄由于其独特的性能，如物理化学稳定性，对可见光的响应，易于制备等特点，引起了光催化领域的应用，如各种污染的光降解，水分解的氢产生和CO2的光催化还原。然而，纯g-C₃N₄中，可见光利用效率低和光生电子对快速复合等缺点仍然限制了其光催化活性的进一步提高。因此，已经采用一些方法来提高g-C₃N₄的光催化活性，如纳米/介孔结构设计，掺杂金属或非金属元素，表面改性，异质结构纳米复合材料制备，等等。衍生自表面电子的集体相干振荡的贵金属的表面等离子体共振(SPR)效应使得贵金属纳米粒子(NPs)成为收获紫外光和可见光的有希望的候选者。因此，贵金属-半导体复合材料已被广泛开发用作有效的可见光诱导等离子体激发光催化剂。例如，Au/TiO₂系统和Ag/AgX(X＝Cl，Br)系统已被很好地利用为这种等离子体光催化剂。在这些系统中，新型金属NPs可以被认为是吸收光的有效介质，然后在NPs上产生的热电子增加光能并进一步迁移到半导体的导带。此外，两种不同的新型金属NP的组合已经在催化领域中的许多重要反应中显示出优异的双金属共同作用。

因此，本发明在g-C₃N₄上负载Au和Ag NPs，通过Au NPs来调节其SPR到可见光区域，从而提高其可见光吸收效率。通过Ag NPs来促进电荷载体分离并接受分离的光生电子，从而提高其光催化效率。负载后的催化剂可以很好的吸收可见光，产生更好的光催化效率，并能较好的应用于光催化杀菌领域。

发明内容

本发明通过Au和Ag纳米颗粒修饰g-C₃N₄制备了可见光催化剂Au/Ag/g-C₃N₄，并应用于在可见光照射下进行杀菌。其优点在于所制备的催化剂在可见光下即可获得催化效果，并能很好的进行杀菌应用。

本发明的技术方案如下：

一种可见光催化剂(Au/Ag/g-C₃N₄)的制备方法，按照以下步骤进行：