[发明专利]一种羟基氟化铜/氮化碳复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种羟基氟化铜/氮化碳复合催化剂，其由羟基氟化铜和氮化碳混合组成，首先以硝酸铜、六次甲基四胺和氟化物为原料，通过水热法得到羟基氟化铜（Cu₂(OH)₃F），然后将其与氮化碳经过机械研磨得到目标产物。本发明复合催化剂制备过程简单，成本低，通过合成的多羟基氟化铜，拓宽了铜基材料在催化领域中的应用，同时通过光催化和类芬顿体系的协同作用，在可见光照射下具有优越的催化性能和超高的稳定性，可用于印染废水、抗生素、酚类有机污染物的去除和降解。

技术领域

本发明属于催化剂合成技术领域，具体涉及一种羟基氟化铜/氮化碳（Cu₂(OH)₃F/g-C₃N₄）复合催化剂材料及其制备方法和在光催化协同类芬顿技术降解有机污染物的应用。

背景技术

随着工业化的迅速发展，环境污染问题也日益严重，而水作为生命之源，解决水污染问题更是迫在眉睫，近年来，高浓度且结构稳定的有机废水大量产生，因此，如何有效地去除这些高浓度难降解的有机废水已经成为重点研究领域。

光催化剂作为一种低成本、高效清洁、安全无毒、无二次污染等优势而被广泛关注，但是，由于光生电子和空穴属于异性电荷，他们可以发生体内复合或者体外复合，并通过释放光或者热的形式而消耗能量，从而阻碍了催化剂表面环境污染物的降解。因此，在实际运用中，抑制光生电子和空穴复合，充分利用光生ｅ^-和ｈ⁺的氧化还原能为，提高光催化反应的量子产率，延长光生激子复合时间或者加快激子在界面传输的速度是光催化氧化技术需主要攻克的问题。

近年来，由于铜基材料具有多种氧化态，使其具有独特的特性和性能，而将铜基材料作为类芬顿试剂，能克服传统芬顿试剂在试剂运用中的缺陷，例如pH操作范围窄，催化剂不易回收，产生二次污染等。多羟基卤化铜作为一种研究较少的铜基材料，其种类繁多，制备方法简单，如果将其用到催化领域，可以在充分发挥自身优越性质的同时拓宽铜基材料的应用领域。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，利用简单方法合成并提供了一种羟基氟化铜/氮化碳（Cu₂(OH)₃F/g-C₃N₄）复合催化剂材料，其通过两种高级氧化技术的协同作用，抑制光催化剂的光生电子-空穴复合，同时加快类芬顿反应的速率，从而具有极好的光催化降解有机污染物的作用。

本发明还提供了上述羟基氟化铜/氮化碳（Cu₂(OH)₃F/g-C₃N₄）复合催化剂材料的制备方法以及其在光催化降解水污染物，如染料中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种羟基氟化铜/氮化碳复合催化剂，其由羟基氟化铜和氮化碳混合组成，所述羟基氟化铜占氮化碳重量的20-60%。

上述的羟基氟化铜/氮化碳复合催化剂中，可以将氰胺类化合物于550℃煅烧3-4h，获得氮化碳。所述氰胺类化合物为三聚氰胺或双氰胺等。

上述的羟基氟化铜/氮化碳复合催化剂中，所述的羟基氟化铜可以经下述处理获得：将硝酸铜和六次甲基四胺溶于去离子水中，并用氨水调节pH至中性，然后加入氟化物搅拌均匀，密闭条件下于反应釜中85-135℃水热处理2-8h，自然冷却至室温，洗涤、干燥得到浅蓝色粉末状样品即为羟基氟化铜。

所述氟化物为氟化钠、氟化钾、氟化钙中的一种或两种以上的混合物。

本发明提供了一种上述羟基氟化铜/氮化碳复合催化剂的制备方法，其包括如下步骤：

1）将硝酸铜和六次甲基四胺溶于去离子水中，并用氨水调节pH至中性，然后加入氟化物搅拌均匀；硝酸铜、六次甲基四胺和氟化物质量比为1.4-1.5:0.8-0.9:1.2-1.3；