[发明专利]一种Z型硼掺杂氮化碳与碘化银复合可见光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Z型硼掺杂氮化碳/碘化银可见光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化材料技术领域。其主要特征是通过沉淀法合成了硼掺杂氮化碳与碘化银复合可见光催化剂，形成了异质结构，有利于光生电子空穴有效分离，进而显著提高了光催化性能。制备步骤为：(1)通过煅烧法制备不同质量分数的离子掺杂氮化碳。(2)原位沉淀法合成碘化银负载的硼掺杂氮化碳复合Z型可见光催化剂。该可见光催化剂催化剂是经过简单易行的煅烧法和沉淀法两步复合而成，其光生电子空穴对的Z型迁移机制有效提高了材料的光催化活性，通过离子掺杂和构建异质结构两步改性提高材料的太阳能吸收利用率和光生电子空穴对的有效分离迁移，表现出更强的光催化活性，合成方法简单易控，成本低廉，具有很好的应用。

技术领域

本发明属于光催化技术材料领域，涉及一种硼掺杂氮化碳/碘化银复合光催化剂及制备方法和应用，利用半导体可见光催化剂降解水体中有机物，有着良好的催化效果。

背景技术

目前，抗生素类药品消费量的稳步增长以及印染纺织业的蓬勃发展，提高人们的生活水平，同时相关未经处理和未处理完全的废水排放入环境给传统的废水处理行业带来巨大挑战，其中存在的天然和人工合成有机物大多为难生物降解、环境持久残留并具有潜在的毒理性等危害，对生态系统和人类健康造成巨大威胁。

染料被广泛应用在造纸业、印染业和化妆品行业等，在生产和应用过程中，过量排放到水体中的染料废水，污染物负荷大，超出水体的自净能力，并且多数成分复杂、可生化性差、色度高、pH波动大，在生物降解过程中能生成芳香胺类中间产物，具有生物毒性大、致畸变和致癌作用并引起潜在的生态环境威胁和健康风险。

碘化银合适的导带价带电势，能够吸收利用可见光，而且可以通过简单沉淀法制备出分散性好复合光催化剂，在近年来的光催化研究领域得到广泛关注。

氮化碳的禁带宽度较窄，主要由地球和大气中含量丰富的C和N两种元素组成，具有化学性质稳定、低毒、低密度、经济环保和对可见光响应等优点。石墨相或者类石墨氮化碳，作为一种常温常压下稳定性好、相对容易合成的具有层状结构的一种碳氮化合物，王心晨教授在2009年报道了有关石墨相氮化碳材料具有光催化制氢的性质，自此有关的环境光催化学术研究成为目前的热点之一。纯g-C₃N₄的光吸收性能和光生电子空穴对的复合率高，科研工作者通过改进材料的形貌、金属及非金属离子掺杂、构建异质结等方法对单一材料做大量改性研究。针对单一的光催化剂结合不同的改性策略，开发出更高效的复合光催化材料受到广泛关注，例如Oliveros等先后采用高温煅烧制备了V₂O₅-BCN复合光催化剂应用于对双氯芬酸的光降解，结果证实改性后的异质结构复合材料光催化活性显著提升，可作为低成本处理制药废水的潜在途径

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光生载流子迁移和分离效率高、光吸收能力强、氧化还原能力强、光催化活性高、重复利用性好的Z型硼掺杂氮化碳/碘化银异质结光催化剂的制备方法以及该光催化剂在降解有机物中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种Z型硼掺杂氮化碳/碘化银异质结光催化剂，所述光催化剂由硼掺杂氮化碳和碘化银组成，硼掺杂氮化碳成片状结构，碘化银纳米颗粒分散负载于硼掺杂氮化碳表面与层间，两种物质之间形成Z型异质结构。

上述的Z型硼掺杂氮化碳/碘化银异质结光催化剂，进一步改进的，所述异质结复合材料中的硼掺杂氮化碳是以硼酸、三聚氰胺为原料，通过煅烧的方法制备，硼酸和三聚氰胺的质量比为5-10：100；硼掺杂氮化碳和碘化银的质量比为3-7：1。

上述的Z型硼掺杂氮化碳/碘化银异质结光催化剂，进一步改进的，所述硼掺杂氮化碳为具有孔隙的堆叠片状结构，厚度为20～70nm；所述碘化银纳米颗粒的直径为0.2～0.7μm。

本发明还提供了一种上述Z型硼掺杂氮化碳/碘化银异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备硼掺杂氮化碳