[发明专利]一种g-C3

说明书

本发明涉及光催化材料技术领域，公开了一种g‑C₃N₄/PTCDI‑Br复合材料及其制备方法和应用。该催化剂制备方法是首先将3,4,9,10‑苝四酸二酐，浓硫酸，碘和溴进行反应，得到湾位溴代的PTCDI（PTCDI‑Br），其次将三聚氰胺高温煅烧得到g‑C₃N₄纳米片，最后将PTCDI‑Br与g‑C₃N₄进行自主装得到复合材料g‑C₃N₄/PTCDI‑Br。本发明提供的复合材料制备工艺简单，且性能稳定，对有机物污染物具有非常优秀的降解能力，是一类极具开发潜力而且市场前景广阔的环保净化材料。

技术领域

本发明属于复合催化剂领域，涉及光催化降解有机污染物的催化剂，特别是指一种g-C₃N₄/PTCDI-Br复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

氯酚类化合物是一类典型的难降解有机污染物，是许多工业合成的中间产物或作为农药，杀菌剂，制药业的原料，其大量使用使得大量氯酚类化合物进入到环境，目前在废弃物，污泥，沉积物，土壤，地下水和雨水中均已检测到氯酚的存在，给自然环境造成了严重的危害。科学研究还发现，很多氯酚类化合物具有致癌，致畸，致突变效应，世界上许多国家都已将其列为优先控制污染物。因此，如何减轻环境中氯酚类污染物的影响日益受到重视。

光催化技术是一种新型高效节能环保技术，利用光辐射在反应体系中产生活泼的自由基，通过与有机污染物进行加合、取代及电子转移等过程将有机污染物分解为无毒的无机物，反应条件温和、无二次污染、是治理有机污染物的研究热点。传统的无机半导体光催化剂存在成本高、环境毒性大、结构可控性差、效率低等缺点，极大地限制了它们的实际应用。因此，开发新型高校的光催化剂材料具有十分重要的意义。

有机半导体材料因其光电性能可调、结构灵活多样、低成本和元素资源丰富等优点受到广泛关注。PTCDI是一种典型的p型有机半导体，其优越的光电性能引起了人们的广泛关注。研究表明湾位卤代PTCDI可以改变其光学性质和电子形态，促进对可见光的吸收和电子电子转移能力。另一方面， g-C₃N₄是一种典型的n型半导体，其带隙适中(2.7 eV)、光电化学/热性能好、环境友好，在光催化领域极具吸引力。通过与n型半导体g-C₃N₄构建p-n异质结形成内建电场进一步促进光生电子空穴对的分离，从而改善PTCDI光催化性能。

发明内容

本发明提出一种g-C₃N₄/PTCDI-Br复合材料及其制备方法和应用，解决了利用PTCDI制备光催化剂中的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种g-C₃N₄/PTCDI-Br复合材料，其结构式为：

。

上述的g-C₃N₄/PTCDI-Br复合材料的制备方法，步骤如下：

（1）将3, 4, 9, 10-苝四酸二酐加入到硫酸中，于40-80 ℃搅拌反应，得体系Ⅰ，然后向体系Ⅰ中加入碘，于30-80 ℃搅拌反应，得体系Ⅱ，再向体系Ⅱ中加入溴水，于70-120℃搅拌反应，得体系Ⅲ；

（2）步骤（1）中的体系Ⅲ冷却至40-70 ℃后，添加至去离子水中，静置一段时间得暗红色沉淀物；

（3）将步骤（2）的暗红色沉淀物离心分离，并用去离子水洗涤至上清液为中性，所得固体，经干燥处理，即得湾位溴代的苝四酸二酐；