[发明专利]一种硼‑镍‑二氧化钛/氮化碳复合光催化剂、及其用途和制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂，具体涉及一种可降解抗生素的复合光催化剂、及其用途和制备方法。

背景技术

TiO₂因为具有良好的化学稳定性，抗磨损性，低成本等优点而被广泛深入的研究。然而，TiO₂具有较高的禁带宽度(3.0至3.2eV)，故其只能吸收波长小于387.5nm的太阳光，这样只能利用到达地球的太阳光能量的3％至5％，而占能量43％的可见光得不到利用。此外，TiO₂中光生电子和光生空穴的复合速率相对较大，降低了光催化反应中的量子效率，致使光催化效率降低。

为了进一步改善和提高TiO₂光催化活性，降低其光电子-空穴的复合速率，通过改性或者掺杂其他元素和复合不同的半导体来提高其对可见光的利用率，达到增强TiO₂的光催化活性。

虽然现有文献中已经公开了一些对TiO₂的改进研究，以克服这种材料存在的不足，但是这种改进后的材料在稳定性、抗生素降解方面的性质仍有待提高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种在可见光区域内具有催化活性，性质稳定，在抗生素降解方面性质优良的光催化剂。

为了完成上述目的，本发明提供了一种复合光催化剂,所述复合光催化剂为B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂。

上述方案的有益效果为：本发明构建一个复合可见光光催化体系。通过形成异质结结构增强其对可见光的吸收能力，提高光催化剂在可见光区域内的光催化活性。复合后的光催化剂可促进电子转移，抑制电子和空穴对的复合，提高光催化剂在可见光区域吸收能力和光催化活性。

一个优选的方案是，复合光催化剂作为降解氯霉素的用途。

一种B-Ni-TiO₂/g-C₃N₄复合光催化剂的制备方法，按以下步骤进行：

步骤(1):分别量取一定量的钛酸四丁酯和无水乙醇混合均匀制成A液；另取一定量的无水乙醇、浓盐酸溶液、去离子水、硼酸和六水硝酸镍充分混合均匀，得B液；将A液转移至磁力搅拌器上，35℃至45℃水浴环境下搅拌，待A液搅拌一定时间后，将B液缓缓滴入A液中；滴加完毕后，继续磁力搅拌，直至溶液成凝胶；将该凝胶置于恒温干燥箱烘干后得到干凝胶，将该干凝胶研磨成粉末，再将其置于马弗炉中煅烧，制得B-Ni-TiO₂光催化剂；

步骤(2)：称取一定量的三聚氰胺放入带盖的坩埚中，然后在马弗炉中加热，在一定温度下煅烧，冷却至室温，将淡黄色的固体碾磨后即制得g-C₃N₄光催化剂；

步骤(3)：将制备的g-C₃N₄和B-Ni-TiO₂按照不同比例加入到无水乙醇中，用加热回流的方法进行复合；加热的温度一般为80℃至100℃，回流是指无水乙醇在加热后蒸发冷凝后回流到反应瓶中，反应瓶中设置有磁搅拌结构，例如采用磁力搅拌器；离心后的产物放在干燥箱中干燥即制得B-Ni-TiO₂/g-C₃N₄复合光催化剂。

上述方案产生的技术效果为：利用该反应步骤，结合B-Ni-TiO₂和g-C₃N₄的各自优势，利用溶胶-凝胶法和煅烧法分别制备B-Ni-TiO₂和g-C₃N₄光催化剂，再通过加热回流法制备B-Ni-TiO₂/g-C₃N₄复合光催化剂，掺杂后的TiO₂光催化剂的光吸收范围拓展到可见光区，复合后的光催化剂能阻止电子-空穴复合速率，有利于提高其在可见光下的光催化活性。

一个优选的方案是，步骤(1)中加入的硼酸、六水硝酸镍和钛酸四丁酯摩尔比例为1：0.9-1.1：9-11，马弗炉的温度条件为500℃至550℃。

一个优选的方案是，步骤(2)中所述煅烧的时间为3小时至5小时；煅烧温度为550℃至600℃。