[发明专利]一种氯化银-氮化碳复合光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种氯化银‑氮化碳复合光催化剂及其制备方法与应用。所述制备方法包括以下步骤：以石墨相氮化碳、银盐、氯化物为前驱体，通过熔融盐法进行复合反应；所述银盐选自硝酸银、硫酸银、乙酸银、氧化银中的一种或几种，所述氯化物为氯化钾和氯化锂的混合物。该复合光催化剂具有氮化碳结晶度好、氯化银与氮化碳复合紧密的特点。将其应用于降解水中抗生素污染反应时，对可见光响应强、降解效率高、循环利用性好，在环境催化领域展现出广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种氯化银-氮化碳复合光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，抗生素引起的环境污染及生态风险备受关注。因大多数抗生素不能在机体内被完全代谢，且传统的水处理工艺，如吸附法、好氧/厌氧生物法、沉淀过滤、离子交换等，不能有效地处理此类污染物，存在成本高、步骤复杂、易产生二次污染等缺点，导致有毒污染物在各种环境基质中积累。此外，抗生素还具有水溶性、稳定性、难挥发等特点，使得抗生素在自然水体中呈现一种“持久”存在的状态。目前，在我国地表水(河流、湖泊)、地下水及水体沉积物中均检测出抗生素残留，给水体及微生物造成严重的污染。残留的抗生素将通过食物链或饮用水进入人体，最终危害人类的身体健康。因此，如何有效地去除废水乃至饮用水中的抗生素，减少污染风险，是目前亟需解决的问题。

光催化氧化法因其绿色、经济和高效的从水溶液中去除抗生素等难降解有机污染物，具有巨大的应用价值。光催化降解有机污染物技术没有得到大规模应用，主要是因为目前光催化剂在可见光下的催化效率未能达到工业应用标准，从而限制了其降解水中有机污染物的实际效果。因此，探索和构建新型高效、稳定的光催化剂是当前光催化降解有机污染物领域研究的重点。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有良好的热稳定性和化学稳定性，成本低廉，易于制备等优点，近年来在光催化领域掀起了研究热潮，但是氮化碳存在结晶度低、可见光响应差、光生电子-空穴复合率高等缺陷，导致其光催化效率不理想。半导体复合的方法有助于克服单一催化剂的固有缺点，提高光催化剂总体的应用性能。同时复合材料中形成的半导体异质结能显著提高光生载流子的迁移和分离效率，从而提高光降解效率。氯化银(AgCl)具有较强的感光性能，是较为理想的复合共催化剂材料。但其也具有易团聚、稳定性差等缺点。尤其是氮化碳通常采用煅烧法合成，而卤化银(包括氯化银、溴化银、碘化银)普遍采用沉淀法制备，由此导致催化剂组分结合不紧密，影响光活性和稳定性。如何通过原位合成的方法制备出卤化银与氮化碳的复合催化剂是提高催化剂性能，实现光催化环境净化技术应用的一个新挑战。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的发明人基于对本领域的研究，并经过大量的实验摸索，提供了一种可用于高效去除抗生素类污染物的氯化银-氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用。

具体而言，本发明首先提供了一种氯化银-氮化碳复合光催化剂的制备方法，其包括以下步骤：

以石墨相氮化碳、银盐、氯化物为前驱体，通过熔融盐法进行复合反应；

所述银盐选自硝酸银、硫酸银、乙酸银、氧化银中的一种或几种；

所述氯化物为氯化锂和氯化钾的混合物。

与传统的溶剂法制备掺杂改性的氮化碳催化剂相比，本发明以石墨相氮化碳与非氯化银的银盐为前驱体，并加入特定氯化物以熔融盐法进行复合反应，制备氯化银与高结晶氮化碳(CCN)的复合光催化剂。该方法克服了氯化银材料易团聚、稳定性差的缺陷，制备的复合材料中氯化银与氮化碳结合紧密，在氮化碳中分散均匀，甚至插入氮化碳材料层间；同时，经本发明熔融盐处理后的氮化碳相比一般的石墨相氮化碳具有更高的结晶度。因此，所得氯化银-氮化碳复合光催化剂对可见光响应强、对污染物降解效率高、稳定性好，在环境光催化领域展现出广阔的应用前景。