[发明专利]一种CeVO4/Ag/g-C3N4复合光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及一种光催化剂，具体涉及一种CeVO₄/Ag/g-C₃N₄复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

传统半导体光催化材料TiO₂，由于禁带较宽，只有波长在387nm以下的紫外光才能被响应。在太阳光谱中，紫外光只占太阳光能量的5％左右，而占绝大多数的可见光却未能被有效利用，限制了其在实际生产过程中的应用。因此提高太阳能利用率，最终实现光催化技术产业化应用，研制具有可见光响应的且转换效率较高的光催化剂势在必行。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种n型半导体，具有良好的化学稳定性和合适的电子结构。中国专利201410749861.x公开了一种g-C3N4/S-TiO2/AC光催化剂及其制备方法和应用，然而制备过程复杂，需要严格控制环境条件。中国专利201510249499.4公开了一种金属/金属氧化物/g-C3N4复合光催化材料及其制备方法，将第一金属和第二金属的氧化物沉积在片层状，但所需的原料多为贵金属，且需要第一金属的水溶前驱体，原料要求较高。

文献1(Zhao,Sun,etal,Graphiticcarbonnitridebasednanocomposites:areview.Nanoscale，2015,7,15-37)报道了石墨相氮化碳(g-C₃N₄)的半导体带隙为2.7eV，是一类具有可见光响应的催化材料。然而，纯g-C₃N₄存在如下缺点：光生电子-空穴直接复合、比表面积小、可见光利用率较低。因此通过简单可行的方法对以g-C₃N₄为基的光催化材料进行改性，使其具有高理化性质和高催化性能是必要的。现在已有几种扩展g-C₃N₄光催化性能方法，如利用Bi₂WO₄、石墨烯耦合杂化形成表面，构建介孔结构，掺杂金属或非金属，用有机染料敏化。其中，构筑异质结在提高g-C₃N₄光催化性能方面具有很大的潜力，因为电子-空穴对可以得到有效分离，电荷载流子可以穿过异质结界面以阻止复合。

稀土基钒酸盐晶体，作为无机材料中重要的一类复合族由于其特殊的性质受到广泛研究。一般来说稀土基钒酸盐结构是多晶型的，分为单斜相和四方相。由于其较高的配位数，大多数稀土基元素倾向结晶为单斜相。对于CeVO₄来说，形成单斜相或四方相是由合成条件所决定的。CeVO₄四方相结构属于空间群I41/amd，这种结构可以使Ce³⁺在氧化环境下依然保持稳定。CeVO₄表现出独特的电子、光学、磁学、催化性质，应用领域广阔。中国专利201310751520.1公开了一种CeVO₄微米球光催化剂及其制备方法，通过较为简单的合成技术合成CeVO₄微米球光催化剂，然而CeVO₄微米球的比表面积小，光催化效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、光催化效率高的CeVO₄/Ag/g-C₃N₄复合光催化剂及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种CeVO₄/Ag/g-C₃N₄复合光催化剂，由钒酸铈、银和石墨相氮化碳组成，其中，CeVO₄所占的质量比为5％～75％。

优选地，所述的CeVO₄所占的质量比为10％～50％。

一种CeVO₄/Ag/g-C₃N₄复合光催化剂的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，煅烧制备g-C₃N₄粉末：

高温煅烧三聚氰胺，煅烧结束后冷却，洗涤、烘干，研磨得到g-C₃N₄粉末；

步骤2，水热法制备CeVO₄粉末：