[发明专利]一种新颖光催化剂Ag/g‑C3N4B及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种治理染料废水污染的新颖复合光催化剂及其制备方法，属于光催化领域。

背景技术

g-C₃N₄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材料，然而，单一相催化剂通常因量子效率低而使其光催化性能表现不够理想。因g-C₃N₄材料光生电子－空穴复合率较高，导致其催化效率较低,从而限制了它在光催化方面的应用。为了提高 g-C₃N₄的催化活性，最近几年来，人们研究了很多改性方法。对 g-C₃N₄进行改性的非金属元素包括S、N、C、B、F、P、B等，一般认为这些非金属元素取代了3-s-三嗪结构单元中的C、N、 H元素，从而形成g-C₃N₄晶格缺陷使得光生电子-空穴对得到有效分离，有效提高其光催化性能。

金属元素掺杂也是改变g-C₃N₄电子能带结构的重要手段。但到目前为止，有关Ag⁺掺杂g-C₃N₄B光催化剂方面性能研究却未见报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人经过研究，以含氮有机物和硼源的水溶液作为前驱体，加热挥发溶剂后将固体干燥，煅烧制得 g-C₃N₄B，再将其与银盐溶液反应后处理后，制得Ag/g-C₃N₄B复合光催化剂，从而完成了本发明。

本发明的内容包括以下方面：

第一方面，本发明提供了一种制备光催化剂Ag/g-C₃N₄B复合物的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将含氮有机物和硼源溶于水，加热蒸发至析出白色固体；

(2)将固体烘干，任选进行粉碎，然后煅烧，制得g-C₃N₄B；

(3)将g-C₃N₄B、蒸馏水、银盐溶液和甲醇混合，进行反应，经后处理，最终制得Ag/g-C₃N₄B。

第二方面，本发明还提供根据上述方法制得的光催化剂或其应用，所述光催化剂为Ag/g-C₃N₄B，Ag与g-C₃N₄B质量比率为 0.5％～1.7％，激发波长为369nm左右时，其光致发光光谱在450nm 处存在吸收峰；可用于降解有机污染物，特别是染料污水，尤其是降解偶氮苯类染料。

附图说明

图1示出催化剂样品X射线衍射图；

图2示出催化剂光致发光光谱图；

图3示出催化剂红外光谱图；

图4示出紫外-可见漫反射光谱图；

图5(1)示出催化剂(g-C₃N₄)粒度的测定；

图5(2)示出催化剂(g-C₃N₄B)粒度的测定；

图5(3)示出催化剂(Ag t.％＝1.073％的Ag/g-C₃N₄B)粒度的测定；

图6(1)示出为光催化剂降解甲基橙的可见光催化活性柱状图；

图6(2)示出为光催化剂降解甲基橙的可见光催化活性图。

具体实施方式

一种复合光催化剂Ag/g-C₃N₄B的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)、将含氮有机物和硼源溶于水，加热蒸发至析出白色固体。

在本发明中，所述含氮有机物选自单氰胺、二氰二胺、三聚氰胺、尿素和盐酸胍，优选为尿素。

本发明人发现，使用碳氮比为1:3～3:1的小分子量的含氮有机物作为原料，优选使用碳氮比为1:2的小分子量含氮有机物作为原料，在300℃～800℃环境中焙烧后能够制得网状结构的 g-C₃N₄，如单氰胺、二氰二胺、三聚氰胺、尿素、盐酸胍等，优选为尿素。