[发明专利]一种g-C3

说明书

本发明公开了一种g‑C₃N₄/ZnO纳米片多级异质结构光催化剂，其特征在于，光催化剂由g‑C₃N₄/ZnO异质结构纳米片组装而成，所述光催化剂以酸化氮化碳、酒石酸钾钠、乙酸锌和尿素为原料，采用液相沉淀‑相转变技术，实现g‑C₃N₄/ZnO异质结构纳米片的制备与多级结构自组装的一步完成，得到g‑C₃N₄/ZnO纳米片多级异质结构光催化剂。首先，将酸化氮化碳溶于水中，依次加入一定量的酒石酸钾钠、乙酸锌、尿素，在70‑90℃反应3‑12小时，冰浴冷却，离心、洗涤、干燥、焙烧相转变后得到g‑C₃N₄/ZnO纳米片多级结构光催化剂。本发明所用前驱物为廉价的乙酸锌，制备工艺简单、成本低；该方法所制备g‑C₃N₄/ZnO异质结构纳米片组装成的多级结构光催化剂的催化效率高，具有很好的光催化活性。

技术领域

本发明属于光催化剂材料领域，涉及一种g-C₃N₄/ZnO多级结构光催化剂，具体地说，是涉及一种由g-C₃N₄/ZnO异质结构纳米片自组装成的多级结构光催化剂。

背景技术

目前，以太阳能利用为目的的光催化技术在解决能源短缺和环境污染等方面表现出巨大的潜力，受到各国政府的高度重视。因此开发高效、低成本、能有效利用太阳光的光催化材料已成为光催化技术的研究热点。ZnO因绿色、环保、价格低廉，无二次污染等优点，被广泛用于太阳能电池和光催化等领域。但是由于ZnO是直接带隙宽禁带(Eg＝3.37eV)半导体，限制了对可见光的利用；而且高的光生电子空穴复合率导致较低的光量子效率。而类石墨结构的g-C₃N₄禁带宽度约2.7e V，具有良好的可见光响应，以其优异的化学稳定性和独特的电子能带结构，被视作一种价格低廉的可见光响应光催化材料。但是由于g-C₃N₄比表面小，所得g-C₃N₄的导电率较低、C-N层间无电子传输及光生电子空穴对复合严重，使其不能有效利用太阳光能，这严重制约了其在能源环境和光催化领域的大规模应用。因此，增大材料比表面积，优化光生载流子的传输路径和减少光生载流子的复合几率是提高材料量子效率的有效途径。将g-C₃N₄和ZnO复合组装成多级结构，形成异质界面，既能增加g-C₃N₄和ZnO的比表面积，保持材料的结构稳定性，避免使用过程中二次团聚，又有利于光生载流子传输，促进光生载流子的有效分离，进而提高其光催化性能。