[发明专利]一种g-C3N4/TiO2复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种g‑C₃N₄/TiO₂复合材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：S1.制备三聚氰胺、天然胶乳的混合分散液，调节pH为碱性并超声分散得到均匀分散液；S2.在不断搅拌下向步骤S1.的均匀分散液滴加钛酸丁酯的乙醇溶液并混合均匀，接着离心、干燥得到固体；S3.将步骤S2.中的固体制成粉末，接着煅烧得到所述g‑C₃N₄/TiO₂复合材料。本发明首次通过使用天然胶乳作为软模板剂，采用一步煅烧法制备得到纳米片状的g‑C₃N₄/TiO₂复合材料，制得的g‑C₃N₄/TiO₂复合材料比表面积较大、结构尺寸较小，能够用于光催化剂，具有良好的可见光催化降解有机污染物的性能。本发明还提供该方法制得的g‑C₃N₄/TiO₂复合材料，以及该g‑C₃N₄/TiO₂复合材料在光催化剂中的应用。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，更具体地，涉及一种g-C₃N₄/TiO₂复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，光催化技术由于其操作简便，反应条件温和，应用领域广泛等优势引起了人们的关注。纳米TiO₂光催化剂是光催化材料家族中最受瞩目的一类，具有高效、化学性质稳定、无毒无害、廉价等优点，自发现至今的40多年间一直是光催化和光电转换领域的主要研究对象，也是最有希望大规模实际应用的光催化材料，可用于太阳光或室内光线下除臭、抗菌、脱色和自清洁等。但是，纳米TiO₂在光催化效率和可见光的利用方面仍显不足，尤其是后者在一定程度上制约了TiO₂光催化技术的实际工程应用。TiO₂的禁带宽度(Eg)为3.2eV，对应的光吸收带边为387nm，只能被太阳光谱中不足5％的紫外光辐射所激发，而不能充分利用太阳能中的可见光部分；另一方面，TiO₂的光致电子-空穴复合几率很高，只有约1％的激子最终迁移到表面参与反应，导致光生载流子利用效率低。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。