[发明专利]一种类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法。本发明制备方法包含以下步骤：第一步，水热制备类石墨相氮化碳；第二步，水热制备尖晶石类铁酸盐；第三步，将两者混合；第四步，将两者混合物进行烧结；第五步，获得类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料。水热条件为100～200℃之间水热24～72小时。烧结条件为在惰性气氛下400～600℃之间烧结4～6小时。本发明制备方法简便易行，易于工业化，制备的复合半导体材料光催化性能优异。

技术领域

本发明涉及一种复合纳米半导体材料的制备方法，特别涉及一种类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法，属于光催化和污染物降解领域。

背景技术

近年来，国际上对环境质量的恶化与生态平衡的失调十分关切。人类正面临有史以来最严重的环境危机。在环境污染中，大部分直接与工业和工业产品的污染有关，其中染料的使用占大多部分。光催化技术一方面能有效地利用太阳能，另一方面利用太阳能来降解有机污染物，进而引起研究者们的关注。其中，光催化技术的核心在于光催化剂的选用。

类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)由于其带隙适中、构成无金属元素、绿色环保、来源广泛等优势在常见的光催化剂材料中脱颖而出，并在光催化技术应用领域中大放异彩。但是，纯g-C₃N₄比表面积差、光生电子与空穴复合率高，不能很好地利用可见光，导致光催化性能不佳。如何改善其缺点并能很好地提高其性能，目前仍然是各位研究者们探索的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供光催化性能优异的类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法，依次包括以下步骤：

第一步，水热制备类石墨相氮化碳；

第二步，水热制备尖晶石类铁酸盐；

第三步，将得到的类石墨相氮化碳和尖晶石类铁酸盐混合，得到含有尖晶石类铁酸盐的类石墨相氮化碳混合物；

第四步，将含有尖晶石类铁酸盐的类石墨相氮化碳混合物进行烧结；

第五步，获得类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料。

本发明类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法中，第一步水热制备类石墨相氮化碳采用的原料可以是三聚氯氰、双氰胺、尿素、二氰二胺之一种或者一种以上。

本发明类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法中，第二步水热制备尖晶石类铁酸盐采用的原料为过渡金属的水溶性盐。采用的过渡金属水溶性盐可以是过渡金属的镍盐、钴盐、锰盐、铜盐、锌盐、铁盐之一种或一种以上。

本发明类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法中，第一步和第二步的水热条件为100～200℃之间水热反应24～72小时。

本发明类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法中，第三步采用的类石墨相氮化碳和尖晶石类铁酸盐之质量比为0.95～0.7∶0.05～0.3。

本发明类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法中，尖晶石类铁酸盐最好是Ni_xCo_1-xFe₂O₄，其中x＝0.05-0.6。

本发明类石墨相氮化碳基复合纳米半导体材料的制备方法中，第四步的烧结条件为在惰性气氛下400～600℃之间烧结4～9小时。