[发明专利]Fe-TiO2

说明书

本发明提供了一种Fe‑TiO₂纳米管/g‑C₃N₄复合材料及其制备方法和应用，本发明用简单的工艺，低成本制备了高光催化活性的Fe‑TiO₂纳米管/g‑C₃N₄复合材料，通过控制反应条件，在较低的水热温度下，一步制备了均匀的Fe‑TiO₂纳米管,通过控制TiO₂的添加量和水热时间，可得到可控管长、管径的Fe‑TiO₂均匀纳米管；而且复合材料的制备避免了高温加热，在较温和条件下进行了Fe‑TiO₂纳米管和g‑C₃N₄间有效的复合，该复合材料可有效降解污水中难降解的有毒污染物，也具有较好的产氢效果，在污水处理和能源领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料制备的技术领域，尤其涉及一种Fe-TiO₂纳米管/g-C₃N₄复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

纳米TiO₂作为光催化剂，可光催化降解有机污染物，也可光解水产氢，其在环境净化和能源领域应用广泛。但纳米TiO₂粉体存在易团聚、难分离，对可见光的利用率较低等问题。因此，对TiO₂进行修饰改性，扩展其有效光响应范围及提高光生电子和空穴的利用效率，提高光催化反应活性，是光催化处理环境污染应用的基础。通过半导体耦合，可以促进光致电子-空穴的分离，减小复合几率，提高光催化材料的量子效率，当耦合半导体的吸收带边处于可见光范围时，能够拓宽TiO₂吸收激发光的波长范围，从而得到利用环境光线催化氧化的高效光催化材料。

2009年，我国科学家与德国、日本科学家合作发现了不含金属组分的共轭聚合物石墨相氮化碳(g-C₃N₄)可见光光催化材料，与传统聚合物半导体相比，氮化碳具有优良的耐磨性、化学稳定性和热稳定性，且制备方法简单。将 C₃N₄和TiO₂进行杂化耦合，在纳米尺度下进行结构调控和组分优化，发挥各自的性能优势协同增强，为新型光催化材料开辟了一条新途径。但仍存在一些的问题：(1)复合过程相对复杂，成本较高；(2)复合物对可见光的利用率及对污染物的光催化降解还有待进一步提高；(3)采用高温煅烧制备复合光催化剂，组分和结构难以精确控制，各相分布不均匀。因此，寻找一种简单的方法，低成本的方法制备高活性的新型复合材料具有重要的实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种Fe-TiO₂纳米管/g-C₃N₄复合材料及其制备方法和应用，旨在解决现有光催化复合材料催化性能有待进一步提高，组分和结构难以精确控制以及复合过程相对复杂，成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种Fe-TiO₂纳米管/g-C₃N₄复合材料的制备方法，所述复合材料的制备方法包括如下步骤：

步骤一、将TiO₂纳米粉和NaOH以摩尔比为1:10-50加入到去离子水中，分散均匀，加入可溶性铁盐，所述可溶性铁盐中铁离子的摩尔量为所述TiO₂纳米粉摩尔量的0.2-0.8％，搅拌1-2h，转移至高压反应釜中，140-150℃反应 24-30h，得Fe-TiO₂纳米管；

步骤二、将所述Fe-TiO₂纳米管加入醇溶剂中，分散均匀，加入g-C₃N₄粉体，分散均匀，75-85℃蒸干，得Fe-TiO₂纳米管/g-C₃N₄复合材料。