[发明专利]一种磷酸锑改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂的制备

说明书

本发明公开了一种磷酸锑改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂的制备方法及其在光催化降解污染物上的应用，属于材料制备及光催化的技术领域。该催化剂的特点有：具有2维的形貌特征，由磷酸锑纳米粒子附着在2维结构的g‑C₃N₄片层上复合而成。在制备光催化剂过程中，采用工艺简单的煅烧法和溶剂热法，合成出磷酸锑改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂。在磷酸锑和g‑C₃N₄的共同作用下，磷酸锑改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂表现出良好的光催化性能，促进了新型半导体g‑C₃N₄光催化剂的应用。

技术领域

本发明属于材料的合成和光催化技术领域，主要涉及一种磷酸锑改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂的制备及其光催化活性的研究。

背景技术

随着工业化的发展，环境污染的问题变得越来越严重。如何解决环境污染问题，成了材料研究领域的热点。

新型半导体光催化剂类石墨烯碳三氮四凭借其材料来源广泛，价格低廉，无生物毒性等优点成为光催化研究的热电材料之一。

但是, 类石墨烯碳三氮四催化剂也存在着一些缺陷，例如，其块状固体比表面积小，吸附性能低,并且具有高得光生电子-空穴复合速率，这些都阻碍了其进一步的发展与应用。在这种背景下,如何提高类石墨烯碳三氮四的光催化效率，成了类石墨烯碳三氮四光催化剂的研究重点。至今为止,已有多种方法被使用,如:元素掺杂、半导体复合等。但是,类石墨烯碳三氮四的光催化效率、稳定性以及在实际应用中的反复使用性仍难以满足实际应用的需要。

近年来，利用其他材料与类石墨烯碳三氮四催化剂进行复合，制备复合光催化剂的研究取得了一定的进展，得到的类石墨烯碳三氮四基复合光催化剂在太阳光的照射下表现出良好的光催化活性。本发明利用磷酸锑与类石墨烯碳三氮四进行复合，形成磷酸锑改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂，有效地提高了类石墨烯碳三氮四的可见光催化活性。

发明内容

本发明的目的是制备出具有高的可见光利用率和高催化活性的类石墨烯碳三氮四基复合光催化剂，并且其催化循环稳定性高，推进类石墨烯碳三氮四的实际应用。

为实现本发明目的采用如下技术方案：

通过煅烧法制备出类石墨烯碳三氮四，然后利用水热反应，在类石墨烯碳三氮片上生长磷酸锑纳米粒子，最终制备出磷酸锑改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂。在磷酸锑的作用下，提高类石墨烯碳三氮四的可见光催化活性。

一种磷酸锑改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂的制备，其特征步骤如下：

（1）加入5g二氰二胺于坩埚中，在高温管式炉中加热，制得g-C₃N₄。

（2）取0.3gg-C₃N₄溶解在50mL去离子水中。

（3）向步骤（2）溶液中加入适量SbCl₃，搅拌均匀。

（4）向(3)溶液中加入一定量KH₂PO₄，搅拌均匀。

（5）向(4)溶液加入25mL油酸，搅拌均匀。

（6）将搅拌好的溶液转移到高压反应釜中反应。

（7）将反应完全的样品离心洗涤，干燥后研磨即得到复合光催化剂。

步骤(3)中SbCl₃的质量为1.1406g，浓度为22.812g/L。

步骤(4)中KH₂PO₄的质量为0.68045g，浓度为1.609g/L。