[发明专利]g-C3N4/BaTiO3复合材料的制备方法及用途

说明书

本发明公开了g‑C3N4/BaTiO3复合材料，所述的复合材料为BaTiO3纳米粒子分布在g‑C3N4纳米片表面。本发明还公开了其制备方法：取g‑C3N4纳米片和BaTiO3纳米颗粒采用静电自组装法制备，即得。本发明采用静电自组装法将钛酸钡(BaTiO3)纳米粒子负载于类石墨烯氮化碳(g‑C3N4)纳米片上，成功制备了g‑C3N4/BaTiO3复合材料，并对其热释电‑光协同催化活性进行了研究。g‑C3N4负责吸收可见光产生电子‑空穴对，BaTiO3的引入可与g‑C3N4形成能带匹配的Ⅱ型异质结，有利于光生电荷的分离和迁移。

技术领域

本发明涉及g-C3N4复合材料技术领域，具体涉及g-C3N4/BaTiO3复合材料、制备方法及用途。

背景技术

纺织、造纸、染料等行业排放的大量含有高浓度、高色度有机物的染料废水，严重危害环境和人体健康。因此，开发从废水中去除这些有害染料的技术已成为环境净化研究的重要课题。目前常用的染料废水处理方法有物理吸附法、混凝沉淀法和电凝聚法。但是这些方法不会使染料污染物完全分解，只能从液相转移到固相或另一液相，因此会不可避免地造成二次污染。光催化技术作为一种很有前途的有机污染物降解技术，由于其高效、彻底、无二次污染的净化效果，近年来受到越来越多的关注。在光催化氧化过程中，会产生丰富的高活性自由基物种(羟基自由基、超氧自由基、空穴)，促进有机染料分子完全氧化。自2009年以来，类石墨烯氮化碳(g-C₃N₄)因其可吸收可见光产生降解有机污染物分子的活性物种，一直是光催化领域备受青睐的半导体之一。为了进一步提高g-C₃N₄的光催化活性，国内外研究人员开展了许多工作，包括掺杂、形貌控制、表面修饰和异质结构建等。然而，较低的太阳能利用率和转换效率仍然是阻碍g-C₃N₄实际应用的主要问题。

发明内容

本发明提供了一种g-C3N4/BaTiO3复合材料，以解决目前g-C₃N₄实际应用的主要问题。本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

g-C3N4/BaTiO3复合材料，其特征在于：所述的复合材料为BaTiO3纳米粒子分布在g-C3N4纳米片表面，其中BaTiO3纳米粒子的直径为20-40nm，并聚集成0.3-0.7微米的球状颗粒。

所述的BaTiO3纳米粒子的直径为25-35nm，优选为30nm，并聚集成0.4-0.6微米的球状颗粒，优选为0.5微米；所述g-C3N4呈由薄片堆积成-片状结构；g-C3N4和BaTiO3的摩尔比例为11～0:0～11，优选为9:1，或8:2、或7:3、或6:4；取g-C3N4纳米片和BaTiO3纳米颗粒采用静电自组装法制备，即得。

进一步的，所述的静电自组装法为：将g-C3N4纳米片和BaTiO3纳米颗粒置于去离子水中，并磁力搅拌；然后用去离子水过滤洗涤，干燥，即得。

进一步的，所述的静电自组装法为：将g-C3N4纳米片和BaTiO3纳米颗粒置于去离子水中，并磁力搅拌2-6小时，优选为4小时；然后用去离子水过滤洗涤n次，并在30-90℃下干燥6-20小时，即得；g-C3N4和BaTiO3的摩尔质量比为10～0.01:0.01～10，可以为10:0、9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8、1:9、0:10。

所述的g-C3N4纳米片的制备方法为：将三聚氰胺置于马弗炉中，以速率v升温至T；保温N时间后得到块体g-C₃N₄；将上述块体g-C₃N₄化学剥离得到g-C₃N₄纳米片；所述速率v的范围为0.5～10℃/分；所述T范围为450～600℃；所述保温N时间范围为1～10小时；

所述的BaTiO3纳米颗粒的制备方法为：采用水热法合成了BaTiO₃纳米粒子。