[发明专利]一种复合光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种复合光催化剂的制备方法，属于材料技术领域。本发明提供的复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将石墨相氮化碳、剥离Ti₃C₂悬浮液和水依次经混合、冻干和焙烧，得到所述复合光催化剂；所述焙烧的温度为300～400℃。本发明以剥离Ti₃C₂为二氧化钛纳米颗粒的前驱体，使剥离Ti₃C₂经氧化得到的二氧化钛纳米颗粒在石墨相氮化碳表面分布的更为均匀，使复合光催化剂具有异质结构，提高了复合光催化剂的可见光光催化性能。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种复合光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

为了解决环境污染、资源短缺等一系列问题，人们着眼于开发利用丰富和可循环再生的太阳能资源。半导体光催化剂正是这样有着巨大应用前景的材料，目前已经在污水处理、空气净化、抑菌、固氮以及太阳能燃料合成等方面取得了不错的研究成果。

二氧化钛作为研究最早最多的半导体光催化剂，早在1972年便已被Fujishima等人进行了光解水产氢的研究。但是局限于其较大的禁带宽度，二氧化钛不能对阳光中占45％的可见光产生响应。石墨相氮化碳是一种不定型的二维层状半导体化合物，其在可见光下具有较好的产氢效果。但是，石墨相氮化碳的进一步应用受到了其光生载流子复合速率快、抗光蚀刻能力弱等缺点的限制。现有技术将二氧化钛和石墨相氮化碳复合，得到的复合光催化剂中二氧化钛在石墨相氮化碳表面分布不均匀，导致光催化性能并不十分理想。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合光催化剂及其制备方法与应用。采用本发明提供的制备方法得到的复合光催化剂分散性好，具有高可见光光催化活性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将石墨相氮化碳、剥离Ti₃C₂悬浮液和水依次经混合、冻干和焙烧，得到所述复合光催化剂；

所述焙烧的温度为300～400℃。

优选地，所述石墨相氮化碳、剥离Ti₃C₂和水的用量比为0.2g：0.0125～0.2g：10～40ml。

优选地，所述焙烧的时间为0.5～2.0h。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法得到的复合光催化剂，包括以下质量百分比的组分：二氧化钛纳米颗粒5.9～58.84％，剥离Ti₃C₂0～14.85％，余量的石墨相氮化碳；

当含部分剥离Ti₃C₂，复合光催化剂的形貌为所述二氧化钛纳米颗粒分布在二维层状剥离Ti₃C₂表面，二氧化钛纳米颗粒与二维层状石墨相氮化碳之间通过二维层状剥离Ti₃C₂连接，形成了二维-一维-二维的异质结复合结构；当剥离Ti₃C₂完全氧化，复合光催化剂的形貌为二氧化钛颗粒均匀分布于二维层状石墨相氮化碳表面，形成二维-一维的异质结复合结构。

优选地，所述复合光催化剂包括以下质量百分比的组分：二氧化钛纳米颗粒10.80～30.41％，剥离Ti₃C₂3.2～9.0％，余量的石墨相氮化碳。

优选地，所述复合光催化剂包括以下质量百分比的组分：二氧化钛纳米颗粒18.94％，剥离Ti₃C₂5.61％，石墨相氮化碳75.45％。