[发明专利]一种制备WO3/g-C3N4复合光催化材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料和环境治理中光催化技术领域，特别涉及一种 制备WO₃/g-C₃N₄复合光催化材料的方法。

背景技术

随着现代工业技术的发展，能源和环境问题日益严重，引起了全球范围 的广泛重视。半导体光催化技术，因其反应条件温和，无二次污染，以及利 用太阳能为驱动力，在新能源的开发和有机污染物光降解方面具有巨大的潜 在价值。然而，目前制约光催化材料在实际生产中应用的主要原因是太阳能 利用率低、光催化剂稳定性不够从而无法长期循环利用。因此，为了更好的 利用太阳能，制备出高效、稳定的可见光催化材料对解决目前的能源和环境 问题具有重大意义。

近来，不含金属元素的聚合物石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种新型的 可见光响应半导体材料，在光催化制氢和光催化降解废水等方面显示了良好 的应用前景。它主要由C和N两种非金属元素组成，石墨相氮化碳与石墨的 结构相似，具有堆积的二维结构，通常被认为是石墨中的碳原子被氮原子所 取代而形成的π-π共轭体系的平面结构。尽管石墨相氮化碳作为光催化材 料具有对可见光响应、化学稳定性好；但单一的g-C₃N₄光催化性能不高，因 此需要采取一些方法来进一步增强g-C₃N₄的光催化活性，半导体复合是提高 光催化活性和稳定性的有效策略，它是将具有不同导带和价带的半导体进行 复合，利用它们匹配的能带位置，有效地分离光生电荷载流子，延长光生载 流子的寿命，提高光催化活性。

由于g-C₃N₄与WO₃两者之间具着匹配的能带结构，二者形成复合材料在 光照下g-C₃N₄表面生成的光生电子可有效转移至WO₃表面，而WO₃表面生成的 光生空穴也能很好地迁移至g-C₃N₄，从而实现光生载流子的有效分离，提高 了催化剂的光催化活性和稳定性。

传统制备WO₃/g-C₃N₄复合光催化材料的方法，往往是用预先制备好的WO₃和g-C₃N₄粉末固相或液相直接混合。这种制备工艺虽较简便，但不能使WO₃和g-C₃N₄形成紧密接触，因此降低了二者间的能级匹配作用，影响了可见光 催化活性的提高。我们利用沉淀-煅烧法在g-C₃N₄表面直接原位生成WO₃纳米 片，获得二者紧密接触的WO₃/g-C₃N₄可见光催化剂，由于二者紧密接触，光 生载流子迁移传输的阻抗小，分离效率高，实验证明，采用原位沉淀-煅烧 法制备的WO₃/g-C₃N₄复合材料在可见光下降解罗丹明B这类污染物的光催化 活性明显优于传统机械混合法制备的WO₃/g-C₃N₄复合材料的光催化性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制备WO₃/g-C₃N₄复合光催化材料 的方法，有效的解决了现有技术制备WO₃/g-C₃N₄复合光催化材料时，WO₃和 g-C₃N₄不能有效的紧密接触，致使二者间的能级匹配作用降低，光催化性能 效果相对较差的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种制备WO₃/g-C₃N₄复合光 催化材料的方法，包括以下步骤：