[发明专利]一种Al2O3/g-C3N4异质结光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂材料，特别是一种Al₂O₃/g-C₃N₄异质结光催化剂材料，属于材料合成技术领域。 

背景技术

光催化技术以其可利用太阳能的优势在消除环境污染以及合成清洁能源等方面显示了广阔的应用前景。其中开发具有可见光活性的催化剂是提高光催化量子效率的关键因素。近年来，石墨型氮化碳（g-C₃N₄）以其2.70eV左右的禁带宽度（可吸收460nm以内的可见及紫外光）、较好的稳定性、简单的制备方法以及低廉的价格吸引了人们越来越多的关注与研究（Wang et al., Nat. Mater. 8 (2009) 76–80）。但是，具有较窄禁带宽度的半导体不足之处是在受到光激发后，光生电子和空穴容易复合，从而降低量子效率，因此金属（Chang et al., Appl. Cataly. B: Environ. 142–143 (2013) 553–560.）或非金属离子掺杂（Liu et al.,J. Am. Chem. Soc. 132 (2010) 11642–11648.）、贵金属沉积（Yang et al., J. Hazard. Mater. 271 (2014) 150–159.；ZL201210387276.0）、多孔结构构建(Zhang et al., Appl. Catal. B: Environ. 147 (2014) 229–235.)、表面酸化(Liu et al., Chem. Commun. 50 (2014) 1999–2001.)以及构筑异质结构（ZL201210421522.X；ZL201210199471.0）等方法均被用来提高单一g-C₃N₄的光催化活性。构建具有异质结构的复合材料是一种较为高效简单的方法，该方法利用形成异质结的不同半导体的价带和导带位置的不同，可以使光生电子或空穴在半导体间进行迁移，从而提高分离效率和光催化效果。但是，目前用于和g-C₃N₄进行复合的多为本身价格较高或合成过程复杂而导致成本提高半导体材料，降低了g-C₃N₄作为价格低廉的催化剂的优势，从而影响其实际应用。 

Al₂O₃是地壳中较为丰富的物质，如能开发合成Al₂O₃/g-C₃N₄异质结，无疑可以继续保持g-C₃N₄价格低廉的优势，还可以进一步降低原料成本。本课题组前期研究发现，含有无定形的氧化铝具有较多的表面缺陷，可以有效转移TiO₂光催化剂的光生电子（Li et al., J. Hazard. Mater. 239 (2012) 118–127.），这对研究开发Al₂O₃/g-C₃N₄异质结复合材料提供了借鉴。 

发明内容

本发明的目的是提供一种Al₂O₃/g-C₃N₄异质结光催化剂。 

本发明的目的还在于提供一种Al₂O₃/g-C₃N₄异质结光催化剂的制备方法。 

本发明的目的是这样实现的。一种Al₂O₃/g-C₃N₄异质结光催化剂，由g-C₃N₄和Al₂O₃组成，两组份质量百分比为（30%～90%）︰（10%～70%）。 

实验证实，当g-C₃N₄和Al₂O₃的质量分数分别为60%和40%时，表现出最好的可见光催化活性。 

一种Al₂O₃/g-C₃N₄异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：