[发明专利]一种复合光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种复合光催化材料及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：(1)将六水合硝酸钴、三聚氰胺和去离子水在超声下均匀混合；(2)将超声后的溶液进行干燥；(3)将干燥后得到的固体研磨、煅烧后，得到固体粉末Co‑g‑C₃N₄；(4)将溶液A和溶液B均匀混合，并添加Co‑g‑C₃N₄，继续超声，得到均匀分散的混合溶液；(5)将混合溶液进行水热反应；(6)将反应后的物质用离心、洗涤、干燥、冷却、研磨，即可得到Co‑g‑C₃N₄/BiOCl复合光催化材料。与现有技术相比，本发明具有制备方法简单、操作方便、能够在可见光下有效降解罗丹明B等优点。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，具体涉及一种Co-g-C₃N₄/BiOCl复合光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

有机染料是极好的光收集材料，但是当其排放到天然水资源系统中时，它们也被视为环境污染物，这些化合物很难在水中自行降解，环境污染严重，因此使用环保、安全、高效的方法处理有机染料迫在眉睫。基于半导体的光催化技术已成为降解这些有机染料污染物的最有效方法之一。近来，基于铋的光催化材料由于其优异的活性也引起了污染处理的极大关注。迄今为止，已开发出大量的铋基材料来去除天然水资源系统中的有机染料。

作为宽带隙半导体，氯化氧铋(BiOCl)具有高氧化还原性，低电子-空穴结合率，更容易匹配或调整的能带结构等特点而受到广泛关注。此外，BiOCl固有的内部静电场的存在也能够有效促进光生电子-空穴的分离，但是对于光的有限的吸收限制了其更为广泛的利用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备方法简单、操作方便、能够在可见光下有效降解罗丹明B溶液的Co-g-C₃N₄/BiOCl复合光催化材料及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

聚合物g-C₃N₄因其出色的光催化性能而成为人们关注的焦点，但是单独使用g-C₃N₄又会受到其较小的比表面积以及有限可见光吸收的限制。而BiOCl因其与g-C₃N₄有着能够匹配的能带位置而成为构建二元异质结复合材料的理想选择。但是即使构建这种有效的异质结构，对于g-C₃N₄的光催化性能的提升仍然是有限的。而过渡金属Co的加入能为g-C₃N₄提供更多有效的光催化活性位点，提高光生载流子的传输效率，从而有效地提升复合光催化材料的可见光降解效率，具体方案如下：

一种Co-g-C₃N₄/BiOCl复合光催化材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将六水合硝酸钴[Co(NO₃)₂·6H₂O]、三聚氰胺和去离子水在超声下均匀混合；

(2)将超声后的溶液进行干燥；

(3)将干燥后得到的固体研磨、煅烧后，得到固体粉末Co-g-C₃N₄；

(4)将五水合硝酸铋[Bi(NO₃)₃·5H₂O]于乙二醇中超声，使其充分溶解，得到溶液A，将氯化钾(KCl)于去离子水中超声，使其充分溶解，得到溶液B，随后将溶液A和溶液B均匀混合，并添加Co-g-C₃N₄，继续超声，得到均匀分散的混合溶液；

(5)将混合溶液进行水热反应；