[发明专利]一种水浴合成磁分离g-C3N4@Fe3O4光催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂的制备方法，尤其是涉及一种水浴合成 磁分离g-C₃N₄Fe₃O₄光催化剂的方法。

背景技术

经济发展与环境污染一直是一对不可调和的矛盾，在确保不以牺 牲环境为代价而保持经济的高速发展是当今迫切需要解决的一个问 题。纺织、印染、食品、制药以及塑料橡胶等行业的高速发展，造成 了水体污染的复杂化严重化，为此各种水处理方法应运而生，包括生 物降解，混凝，吸附，高级氧化处理(AOP)和膜工艺等，其中属于 高级氧化的光催化被认为是目前非常有前途的技术。

光催化氧化是基于辐射光子能量大于或等于半导体材料的带隙 能量，以产生电子空穴对(e^-/h⁺)，一种高效的氧化活性种，并激发 水中产生其他一些高效氧化活性种，降解水中的有机污染物。近几十 年来TiO₂以其较高的光催化性能，以及无毒性、低成本和光化学稳 定性等性能被广泛地研究，也取得了比较大的成果。然而，TiO₂的能 带隙是相对比较宽的(3～3.2eV)，只能吸收太阳光中3～5％左右的 紫外光，这极大地限制了TiO₂的应用。因此，开发具有高效的可见 光响应的催化剂是非常有必要的。近年来，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)， 因其具有可见光响应(带隙为2.7eV)，以及制备方法简单、制备原 料广泛，且无毒，热稳定性非常好，几乎不受任何酸碱等化学腐蚀， 已经成为光催化材料的热门。但是，g-C₃N₄是粉末催化剂，其在水溶 液中分散后，很难对其进行回收利用。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种水浴合成磁分 离g-C₃N₄Fe₃O₄光催化剂的方法，其不仅能利用外加磁场实现回收， 而且增强了g-C₃N₄的光催化性能。

一种水浴合成磁分离g-C₃N₄Fe₃O₄光催化剂的方法，包括下述 步骤：

(1)以尿素为原料，通过热解法制备得到g-C₃N₄光催化剂；

(2)将FeSO₄·7H₂O配置成一定浓度的溶液，调节pH至碱性， 再将g-C₃N₄粉末分散其中，让两者充分混合，水浴70～90℃，搅拌 反应，直到溶液变为棕黑色，制备得到磁分离g-C₃N₄Fe₃O₄光催化 剂。

作为优选，步骤(1)的具体过程为：尿素置于氧化铝坩埚中， 盖上盖子形成半封闭状态，然后放入管式炉中，升温至500～550℃， 保温80～100min，自然冷却至室温后得到g-C₃N₄光催化剂。

作为优选，步骤(1)中，升温速率为1.5～4.5℃/min。

作为优选，步骤(2)中，FeSO₄·7H₂O的浓度低于5g/L，g-C₃N₄的浓度在3g/L以下。

作为优选，步骤(2)中，pH控制为7.5～10。

作为优选，制备得到的g-C₃N₄Fe₃O₄光催化剂中Fe₃O₄含量为 5～20％。

作为优选，所述的水浴合成磁分离g-C₃N₄Fe₃O₄光催化剂的方 法，包括下述步骤：