[发明专利]一种无定形FeOOHg-C3N4复合纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种无定形FeOOHg‑C₃N₄复合纳米材料及其制备方法与应用。所述FeOOHg‑C₃N₄复合纳米材料为纳米FeOOH与纳米g‑C₃N₄复合的颗粒。在该材料时，采用了简便的原位沉积的方法，而且由于其原料易于获取，低成本，便于大规模的工业生产。在生产制备过程中，获得的a‑FeOOH纳米颗粒尺寸是极小，g‑C₃N₄纳米片是超薄，这就有利于超细的a‑FeOOH与g‑C₃N₄复合时产生了更多有效的异质结并进一步改善了纳米材料a‑FeOOH和g‑C₃N₄之间的协同作用，同时超细的纳米颗粒缩短了光生载流子的扩散距离，减少了光生载流子的损耗，从而提高了材料的光催化性能。

技术领域

本发明涉及一种纳米材料，特别涉及一种无定形FeOOHg-C₃N₄复合纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着全球工业化和经济的不断发展，环境污染问题日益严重。目前，半导体光催化技术由于其可以把有毒有害的有机污染物降解为无毒产物而被认为是解决环境污染问题的重要途径。但是，半导体光催化技术仍然具有许多缺陷，例如光响应范围和光催化效率低。因此，发展具有高可见光响应和高光催化效率的新型光催化剂已经成为一项迫切的工作。

在铁的氧化物以及氢氧化物中，无定形FeOOH(a-FeOOH)因其在紫外以及可见光的辐射下展现出良好的光催化降解的性能而受到广泛的。a-FeOOH易于从自然界中获得，无毒，耐腐蚀以及低成本的，并且a-FeOOH的带隙相对较窄。在这些优点中，窄带隙是极其重要的，它代表了a-FeOOH具有宽的光响应范围，可以吸收可见光，这是实现高光催化效率的前提。

非金属半导体材料石墨相氮化碳(g-C₃N₄)在对有机污染物的光催化降解方面表现出良好的性能而受到研究人员的广泛的关注，这主要归因于其独特的三维层状结构，相对窄的带隙以及低成本等特点。但是，量子效率低和可见光响应范围窄等缺点限制了g-C₃N₄的广泛应用。当前，科学家们采取了许多措施来解决这些问题，包括与碳材料或其它半导体的组合，金属和/或非金属材料的掺杂，异质结的构造等。但是，都不能从根本上增强可见光吸收范围并改善光生电荷分离和转移。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无定形FeOOHg-C₃N₄复合纳米材料及其制备方法与应用。

一种无定形FeOOHg-C₃N₄复合纳米材料，所述FeOOHg-C₃N₄复合纳米材料为纳米FeOOH与纳米g-C₃N₄复合的颗粒；

(1)取尿素放入坩埚中，盖上盖子，放入马弗炉中，第一次高温烧结，然后将温度降低至常温，将烧结好的g-C₃N₄不盖盖子再次放入马弗炉中进行第二次高温烧结，冷却至室温后，通过离子水洗涤并在真空烘箱中进一步干燥获得g-C₃N₄纳米片；

(2)将六水氯化铁溶解于无水乙醇中，然后，再将g-C₃N₄纳米片加入到溶液中并超声搅拌1-3小时，然后，再向悬浮液中加NH₄HCO₃，并且继续搅拌反应6-10小时，最后，收集产物并用无水乙醇洗涤，并通过真空冷冻干燥机进行干燥处理。

所述第一次高温烧结设定升温速度为2.5℃/min，温度为550℃，保温时间240min。