[发明专利]一种复合光催化剂CN-CNI及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及无机复合材料领域，特别涉及一种复合光催化剂CN-CNI及其制备方法和应用。

背景技术

光催化技术作为一种“绿色”技术，其在治理水污染方面，有着与传统治理水污染技术不可比拟的很多的优点，如：(1)操作简便，耗能较低；(2)光催化反应一般在常温常压条件下就可进行，所需的反应条件温和，而且无机以及有机污染物能够被部分或者完全降解，从而使很多的环境污染物降解生成H₂O和CO₂，不会产生二次污染；(3)可以利用太阳光作为光源；(4)有些光催化剂成本低，低毒甚至无毒，稳定性高并且可以重复利用。光催化技术不仅可以用于处理水污染的问题，而且还可以用于处理大气污染、土壤污染、杀菌等多个方面，光催化技术显示出了极其广阔的应用价值。

但目前被广泛的应用的光催化剂大多为紫外光催化剂，即，它们在紫外光存在的条件下具有良好的光催化效率，但太阳光中的紫外光含量少，而且，紫外光对人身有害，然而，太阳光中大部分为可见光，而且可见光对人身无明显伤害，因此，开发一种能够在可见光条件下进行光催化反应的催化剂成为研究热点。

g-C₃N₄以其光催化活性较高、稳定性好、原料价格便宜、尤其是不含金属这一突出优点，使它成为一种新型的光催化剂，但是，单一相催化剂通常因量子效率较低而使其光催化性能表现的不够理想。

体相g-C₃N₄材料光生电子－空穴复合率较高，导致其催化效能较低，限制了它在光催化方面的应用。

因此，亟需开发一种具有较高可见光催化效率，且制备方法简单的可见光催化剂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：将含氮有机物与含碘化合物通过水热法制成碘掺杂的石墨相氮化碳，制得的碘掺杂的石墨相氮化碳再与含氮有机物再次通过水热法进行反应，制得石墨相氮化碳与碘掺杂的石墨相氮化碳复合的复合光催化剂，所述复合光催化剂能够在可见光催化存在的条件下催化降解含有染料的污水，特别是含有偶氮类染料，如甲基橙的污水，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供一种制备复合光催化剂CN-CNI的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将含氮有机物与含碘化合物混合均匀，任选地，对混合物进行粉碎；

(2)将步骤1得到的混合物进行煅烧，煅烧后任选地进行冷却，得到中间产物；

(3)将步骤2制得的中间产物与含氮有机物进行混合，任选地进行粉碎；

(4)将步骤3得到的混合物进行煅烧，煅烧后任选地进行冷却和粉碎。

第二方面，本发明还提供一种根据上述第一方面所述的方法制得的复合光催化剂CNI-CN，其特征在于，

根据红外光谱，所述复合光催化剂CNI-CN在波数为3413cm^-1、1639cm^-1、1321cm^-1和808cm^-1处存在吸收峰。

第三方面，本发明还提供根据上述第一方面所述方法制得的复合光催化剂CNI-CN在治理染料污水，特别是治理含有偶氮类染料的污水方面的应用。

附图说明

图1示出实施例10和对比例1制得样品的红外光谱图；

图2a示出实施例10制得的样品催化降解甲基橙溶液的紫外-可见光谱图；

图2b示出对比例1制得的样品催化降解甲基橙溶液的紫外-可见光谱图；

图3a示出CNI-CN^0.05光催化剂在可见光条件下降解甲基橙随着时间变化的液相荧光图；

图3b示出CNI光催化剂在可见光条件下降解甲基橙随着时间变化的液相荧光图；

图4a示出实施例1(CNI-CN¹)、实施例2(CNI-CN²)、实施例3(CNI-CN⁴)、实施例4(CNI-CN⁸)、实施例5(CNI-CN^0.1)、实施例6(CNI-CN^0.2)、实施例7(CNI-CN^0.3)、实施例8(CNI-CN^0.01)、实施例9(CNI-CN^0.02)、实施例10(CNI-CN^0.05)、对比例1(CNI)和对比例2(CN)降解甲基橙过程中荧光强度变化曲线图；