[发明专利]Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂制备技术领域，更为具体地说，涉及一种Bi/g-C₃N₄半金属-有机复合光催化剂，本发明还涉及该光催化剂的制备方法。

背景技术

近些年来，氮氧化物(NOx)、硫化物、挥发性有机化合物(VOCs)等空气污染物导致室内空气质量较差，严重影响人的健康。由于人的一生在室内度过的时间大约有80％或以上，因此从某种意义上而言，室内空气污染已经成为危害人体健康的主要隐形杀手。随着科技越来越进步，人们对室内环境污染的治理方法也越来越多样化。传统的室内空气污染净化大多采用多孔吸附剂吸附技术(如采用活性炭、硅胶等吸附剂)，但这种吸附技术只是将污染物从气相转移到固相而收集于吸附剂中，并没有达到将污染物完全降解的目的，而且存在污染物后续处理的二次污染问题和吸附剂再生问题。

光催化技术由于能够深度氧化NOx、硫化物、VOCs等空气污染物并且极少产生二次污染，同时也不会存在吸附剂再生的问题，因此光催化技术在室内空气污染治理方面表现出广阔的应用前景。

但是，目前多数的光催化剂由于光响应范围窄，太阳能(可见光)利用率低，光生电子和空穴复合严重等问题的存在而阻碍光催化技术的应用。因此，寻求一种光能利用率高，光催化性能稳定的光催化剂乃当务之急。

类石墨烯型碳化氮(g-C₃N₄)由于具有良好的化学惰性、光热稳定性以及较强的可见光吸收(Eg≈2.7eV)性能等优点，而在光催化应用中有巨大应用前景。然而，g-C₃N₄的光生电子和空穴复合明显，较大程度抑制其光催化性能的提高。为克服这一缺点，研究者们将贵金属(例如Au，Ag，Pd,Pt等)负载在g-C₃N₄表面，构建半金属-有机复合光催化剂。经实践证明，这种半金属-有机复合光催化剂能够较大程度的加速其光生电子与空穴的分离，相应地，其可见光光催化活性也得到几倍甚至十几倍的提高。

但是，贵金属因地球储存稀少，市场价值较为昂贵，进而导致光催化剂的成本较高，这最终导致贵金属在光催化领域的应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种Bi/g-C₃N₄半金属-有机复合光催化剂及制备方法，以解决背景技术所述的因贵金属价格昂贵而导致光催化剂成本较高的问题。

本发明实施例提供了Bi/g-C₃N₄半金属-有机复合光催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

11)取铋单质(Bi)的前驱体与类石墨烯型碳化氮(g-C₃N₄)按照所述前驱体中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为0.1％～250％混合，得到混合物；

12)将所述混合物加入1mol/L的硝酸溶液中得到混合物溶液，调节所述混合物溶液的PH值为1～2；

13)混合物溶液在还原性溶剂的还原体系下加热，并通过原位沉积法得到Bi/g-C₃N₄半金属-有机复合光催化剂，加热的温度为80～210℃，加热时间为1h～48h。

优选的，所述混合物溶液中还包括稳定剂，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。

优选的，所述还原性溶剂为乙二醇，所述前驱体为硝酸铋(Bi(NO₃)₃·5H₂O)。

优选的，所述加热时间为18h，所述加热的温度为160℃，所述质量比为5％。

优选的，所述加热时间为12h，所述加热的温度为160℃，所述质量比为25％。

优选的，所述加热时间为12h，所述加热的温度为180℃，所述质量比为25％。

优选的，所述加热时间为8h，所述加热的温度为80℃，所述质量比为50％。

优选的，所述加热时间为12h，所述加热的温度为120℃，所述质量比为50％。

基于本发明公开的Bi/g-C₃N₄半金属-有机复合光催化剂的制备方法，本发明还公开一种由上述任意一项所述的制备方法制备得到的Bi/g-C₃N₄半金属-有机复合光催化剂。