[发明专利]一种光催化剂、制备方法及有效降解有机染料的方法

说明书

本发明涉及一种光催化剂、制备方法及有效降解有机染料的方法，包括将八水氧氯化锆固体搅拌均匀逐滴加入一定量的浓磷酸，然后将固体混合物置于100℃温度下反应24小时，待反应完毕后，使用去离子水反复清洗、离心，直到滤液的pH为中性为止，将产物置于65℃的真空干燥箱中干燥12小时，研磨后得到α‑ZrP白色粉末，通过将α‑ZrP与g‑C₃N₄以一定比例复配，得到C₃N₄‑ZrP复配物。本发明提出的光催化剂，随着C₃N₄‑ZrP配比的增加，复合物样品的颗粒分散性变好，g‑C₃N₄与α‑ZrP之间形成了有效的异质结构。在光催化罗丹明B降解实验中，所有C₃N₄‑ZrP纳米复合物体系在光照18分钟后降解率均达到90％以上，其中，C₃N₄‑ZrP 2:1纳米复合物的光催化性能最优，降解率达到99.95％。

技术领域

本发明涉及催化材料技术领域，特别涉及一种光催化剂、制备方法及光催化有效降解有机染料的方法。

背景技术

光催化反应是客观存在于自然界中的一种现象，其典型例子为植物的光合作用。光催化技术则是以催化剂为媒介，利用光子能量将需要在苛刻条件下发生的许多化学反应转化为能够在温和环境下进行的反应的先进技术。根据反应体系的均一性，光催化可分为均相光催化和非均相光催化。其中，半导体光催化属于非均相光催化的一种，指光催化反应所采用的固体光催化剂具有半导体特征。作为半导体，磷酸锆具有一定的光催化活性。由于磷酸锆晶体结构中的氧空位缺陷少，并且磷酸根离子具有较大的负电荷，因此可产生诱导作用，有利于光生电子-空穴对的分离。同时磷酸锆本身不易被化学还原，受到的光腐蚀程度小。

发明内容

为了克服背景技术中的问题，本发明提出一种光催化剂、制备方法及有效降解有染料的方法。

为了实现上述目的，本发明是按照以下方式实现的：一种光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1.纳米磷酸锆的制备

将八水氧氯化锆固体搅拌均匀逐滴加入一定量的浓磷酸，然后固体混合物置于80-120℃温度下反应12-36小时。待反应完毕后，使用去离子水反复清洗、离心，直到滤液的pH为中性为止。将产物置于60-80℃的真空干箱中干燥10-24小时，研磨后得到α-ZrP白色粉末。

步骤2.g-C₃N₄纳米片的制备

以尿素为前驱体，在500-600℃下保温2-4小时，即制得g-C₃N₄纳米片材料。

步骤3.g-C₃N₄纳米片水溶胶的制备

将g-C₃N₄纳米片分散于30mL浓磷酸中，在常温下搅拌12小时，之后用100mL的纯水进行稀释，超声2小时。待反应结束后，用纯水洗涤并离心，直至滤液的pH为中性为止。用30mL纯水稀释离心后的沉淀，超声反应2个小时。超声结束后，离心，即得到C₃N₄纳米片水溶胶。制得的C₃N₄纳米片的质量浓度约在18-20mg/mL之间。

步骤4.氮化碳-磷酸锆纳米复合材料制备