[发明专利]一种光催化剂氧化石墨相氮化碳及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化领域，特别涉及一种制备光催化剂氧化石墨相氮化碳的方法。

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：(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。

石墨相氮化碳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。

体相石墨相氮化碳材料光生电子－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，亟待开发一种光生电子－空穴复合率较低的石墨相氮化碳材料。

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：用碳氮源焙烧制得的石墨相氮化碳，加入氧化剂进行氧化，再除去氧化剂，最终制得的氧化石墨相氮化碳对有机染料的光催化降解效率显著提高，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，本发明提供一种光催化剂氧化石墨相氮化碳，其特征在于，所述光催化剂根据其XRD光谱，在2θ＝12°，27°处存在衍射峰；

根据其红外光谱，在波数为3300cm^-1～3600cm^-1，在波数为1200cm^-1～1800cm^-1和波数为810cm^-1处存在特征吸收带。

第二方面，本发明还提供一种制备上述光催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将碳氮源进行焙烧，制得石墨相氮化碳；

步骤2，将步骤1制得的石墨相氮化碳加入氧化剂中，反应一定时间后除去氧化剂。

第三方面，本发明还提供上述光催化剂在治理染料污水，特别是含有有机染料污水方面的应用，其中，所述有机染料优选为甲基橙、罗丹明B等。

附图说明

图1示出样品的XRD光谱图；

图2示出样品的红外光谱图；

图3示出样品的光致发光光谱图；

图4示出样品的紫外-可见漫反射光谱图；

图5示出样品在催化降解罗丹明B的可见光催化活性；

图6示出样品在催化降解甲基橙的可见光催化活性；

图7示出清除剂对催化剂催化活性的影响。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

以下详述本发明。

根据本发明的第一方面，提供一种光催化剂氧化石墨相氮化碳，其特征在于，所述光催化剂根据其XRD光谱，在2θ＝12°，27°处存在衍射峰；

根据其红外光谱，在波数为3300cm^-1～3600cm^-1，在波数为1200cm^-1～1800cm^-1和波数为810cm^-1处存在特征吸收带。

根据本发明的第二方面，还提供一种制备上述光催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将碳氮源进行焙烧，制得石墨相氮化碳。

在本发明中，所述碳氮源是一种含氮有机物，即，同时含有氮元素及碳元素的小分子有机物，特别是指在加热条件下能够分解的含氮小分子有机物，其在制备石墨相氮化碳中既作为氮源物质又作为碳源物质。

在本发明中，所述碳氮源为碳氮比为1:3～3:1的小分子量的含氮有机物，优选碳氮比为1:2的小分子量含氮有机物，如单氰胺、二氰二胺、三聚氰胺、尿素、盐酸胍等，优选为二氰二胺。

在本发明中，将碳氮源在400℃～800℃下焙烧时能够生成石墨相氮化碳，而且制得的产物形貌均一，本发明优选焙烧温度为400℃～800℃，更优选为450℃～600℃，如550℃。