[发明专利]Yb掺g-C3

说明书

本发明公开Yb掺g‑C₃N₅复合光催化材料及其制备方法和用途，其制备方法为：将3‑氨基‑1,2,4‑三唑和硝酸镱溶解到去离子水中，得到混合溶液；加热并搅拌混合溶液，使混合溶液中的水分蒸干，得到固态析出物；将固态析出物完全干燥后研磨至粉末状，得到固体粉末；将固体粉末置于管式炉中煅烧，煅烧完成后即得到Yb掺g‑C₃N₅复合光催化材料。本发明公开的Yb掺g‑C₃N₅复合光催化材料是采用上述方法制备得到的。其用途为将上述复合材料用于处理废水中的偶氮染料和/或抗生素。本发明的复合光催化材料具有较高的光催化活性，对亚甲基蓝和盐酸四环素的光催化作用均较高，可用于废水中偶氮染料、抗生素等的分解处理。

技术领域

本发明涉及复合光催化材料技术领域。具体地说是Yb掺g-C₃N₅复合光催化材料及其制备方法和用途。

背景技术

随着现代工业和城市化进程的不断加快，排放到环境中的污染物种类和数量也在增加，随之而来的环境问题也日益突出。特别是印染、油漆、养殖业等行业，在这些行业中未处理的废水中含有大量的有毒有害的有机物，如：偶氮染料、抗生素等。这些染料类物质排放到水体中在生物和化学作用下会消耗溶解氧。抗生素难以被生物体有效吸收代谢，这意味着大部分抗生素会以原形或代谢物的形式通过尿液和粪便排放到环境中。有研究表明，就算低浓度的抗生素也会导致耐药细菌的产生。因此，抗生素在自然环境中可以长期存在，对环境造成了极大的危害，因而需要对这些废水进行及时有效的处理。目前，针对废水中偶氮类、抗生素等有毒有害有机物的处理方法主要有物理吸附法、生物降解法、化学法等，但是这些方法都不能有效彻底的去除水中的污染物，具有一定的局限性。所以寻求一种经济高效的污水处理技术迫在眉睫。光催化降解技术由于其不会造成二次污染、环境友好、稳定性好、可直接利用太阳光等特点，受到研究者的广泛关注，但是其技术核心是在光催化材料的选择上。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因具有化学稳定性好、热稳定性高等特点而在光催化领域备受关注。但是该材料在应用时由于光生-空穴复合速率快、表面积较低，而使其在催化领域的应用受到一定的限制。为了解决这些问题，科研工作者做了很多的努力，例如半导体耦合、贵金属负载、染料敏化、调节C/N比来提高g-C₃N₄的催化性能。研究者发现，调节C/N比是提高该材料催化性能最行之有效的方法。近年来，随着研究的不断深入，g-C₃N₅作为一种新的低带隙以及富氮石墨碳氮化物在光催化领域引起了广泛的关注。同时在实验和理论中也发现相对于g-C₃N₄，g-C₃N₅在可见光下的光催化活性也比g-C₃N₄的效果好。Liu等人，通过改变C/N比例，成功制备了g-C₃N₅材料并以此为催化基底材料对亚甲基蓝进行降解，其研究结果显示，该材料对亚甲基蓝具有很好的降解效果。但是，具有合适禁带宽度的g-C₃N₅作为氮化碳中的一员，在光催化领域却鲜有报道。因此研制具有特殊结构的富氮材料(g-C₃N₅)以提高其光催化性能具有十分重要的意义。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种Yb掺g-C₃N₅复合光催化材料及其制备方法，使制备得到的复合光催化材料具有合适禁带宽度的g-C₃N₅，从而使其在催化有毒有害有机物降解时具有较高的光催化活性，并将其应用到废水处理中，以解决当前废水中针对偶氮类、抗生素等有毒有害有机物的处理不彻底等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：