[发明专利]一种高效的碳化氮/溴氧铋复合光催化材料制备方法

说明书

本发明隶属于光催化材料领域，具体涉及了一种g‑C₃N₄/Bi₂₄O₃₁Br₁₀复合光催化材料及制备方法，以及其光催化降解水体污染物的应用。本发明首先以尿素为原料，通过高温煅烧制得g‑C₃N₄载体，然后以五水合硝酸铋，g‑C₃N₄，十六烷基三甲基溴化铵为原料，利用水热法，得到g‑C₃N₄/Bi₂₄O₃₁Br₁₀复合光催化材料。所制备的g‑C₃N₄/Bi₂₄O₃₁Br₁₀复合光催化材料具有比g‑C₃N₄与Bi₂₄O₃₁Br₁₀更好的光催化性能，可用于可见光下光催化降解废水中的有机染料和抗生素。其形成p‑n异质结抑制了光生电子‑空穴的复合，提高了太阳光的利用率，提高了污染物的光催化效率。本发明方法制备过程简便，对光催化降解水体污染物具有重要的实际应用价值。

技术领域

本发明隶属于光催化技术领域，涉及合成一种高效g-C₃N₄/Bi₂₄O₃₁Br₁₀复合光催化材料，并将其应用于太阳光下催化降解有机污染物。

背景技术

近年来，随着社会经济的快速发展，人口的迅速增加，工农业生产、人们生活以及城市生活生态水资源需求迅猛增长，生活污水与工业废水大幅度增加，水源水质急剧下降、水环境污染日益严重和水生态破坏加剧等一系列问题相继出现，一些工厂未经将污水有效处理就排入水系统，大量难降解的有机污染物进入自然水体，使自然水体有机污染物含量变高，这些污染物的成分难以确定，并且有一定的毒性，使用生物降解很难去除。传统的水处理技术在处理质量以及处理成本都难以满足需求。

高级氧化技术又称为深度氧化技术，是通过产生高活性的羟基自由基来降解污染物，从而提高污水可生化降解性。根据自由基产生方式的不同，高级氧化技法又可以细分为光催化氧化法、催化湿式氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法和Fenton氧化法等。与普通化学法氧化能力差，反应有选择相比，羟基自由基氧化过程反应速度特别快，对有机物氧化彻底，基本上可将有机物完全转化为二氧化碳和水，是一种有效处理高浓度污水的一种技术方法。但是存在高能耗、成本高、容易二次污染等应用难题。

在许多高级氧化工艺中，光催化技术是近年来发展起来的一种高级氧化技术，它可将有毒有机污染物在简单，温和的反应条件下降解为二氧化碳和水，具有适用范围广、降解效果良好、产物清洁且几乎无二次污染的优点，是一种环境友好的极具发展前景的自然水体处理技术。

g-C₃N₄有较高的热力学稳定性和较窄的带隙，它在低带隙和π共轭扩展使其成为收集太阳光以驱动可见光引发的催化 反应的极佳材料。Bi₂₄O₃₁Br₁₀具有高效额可见光响应能力和光生电荷分离效果。在此发明中，我们首次利用g-C₃N₄和Bi₂₄O₃₁Br₁₀构建p-n异质结，合成了一种高效g-C₃N₄/Bi₂₄O₃₁Br₁₀复合光催化材料，表现出优异的光催化性能，有利于太阳光激发产生的电子和空穴在材料中的快速移动，降低了其内部复合速率，进一步提高了光催化活性。

发明内容