[发明专利]一种钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂的制备

说明书

本发明公开了一种钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂的制备方法及其在环境污染物治理领域的应用，属于材料制备及光催化研究领域。该催化剂的特点有：具有2维的形貌特征，由2维结构的类石墨烯碳三氮四片与钒酸锌纳米粒子复合而成。在制备光催化剂过程中，采用工艺简单的煅烧法合成出钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂。在钒酸锌和类石墨烯碳三氮四的共同作用下，钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂表现出高的光催化性能，推进了类石墨烯碳三氮四光催化剂的应用。

技术领域

本发明属于材料的合成与光催化技术领域，主要涉及一种钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂的制备及其光催化活性的研究。

背景技术

随着工业化的发展，环境污染的问题变得越来越严重。如何解决环境污染问题，成了材料研究领域的热点。

新型半导体光催化剂类石墨烯碳三氮四凭借其材料来源广泛，价格低廉，无生物毒性等优点成为光催化研究的热电材料之一。

但是, 类石墨烯碳三氮四催化剂也存在着一些缺陷，例如，其块状固体比表面积小，吸附性能低,并且具有高得光生电子-空穴复合速率，这些都阻碍了其进一步的发展与应用。在这种背景下,如何提高类石墨烯碳三氮四的光催化效率，成了类石墨烯碳三氮四光催化剂的研究重点。至今为止,已有多种方法被使用,如:元素掺杂、半导体复合等。但是,类石墨烯碳三氮四的光催化效率、稳定性以及在实际应用中的反复使用性仍难以满足实际应用的需要。

近年来，利用其他材料与类石墨烯碳三氮四催化剂进行复合，制备复合光催化剂的研究取得了一定的进展，得到的类石墨烯碳三氮四基复合光催化剂在太阳光的照射下表现出良好的光催化活性。本发明利用钒酸锌与类石墨烯碳三氮四进行复合，形成钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂，有效地提高了类石墨烯碳三氮四的可见光催化活性。

发明内容

本发明的目的是制备出具有高的可见光利用率和高催化活性的类石墨烯碳三氮四基复合光催化剂，并且其催化循环稳定性高，推进类石墨烯碳三氮四的实际应用。

为实现本发明目的采用如下技术方案：

通过煅烧法，在类石墨烯碳三氮片上生长钒酸锌纳米粒子，最终制备出钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂。在钒酸锌的作用下，提高类石墨烯碳三氮四的可见光催化活性。

一种钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂的制备，其特征步骤如下：

（1）称取5g二氰二胺于坩埚中，置于管式炉中煅烧，得到类石墨烯碳三氮四；

（2）称取一定量类石墨烯碳三氮四溶于50 mL水中；

（3）称取适量硫酸锌溶于(2)溶液中,搅拌均匀；

（4）加入适量偏钒酸铵于上述溶液，搅拌2h；

（5）将步骤（4）溶液进行离心洗涤，干燥后将粉末放入管式炉中；

（6）在氮气保护的气氛下烧结，获得钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂。

步骤(2)中类石墨烯碳三氮四的质量为0.5g，浓度为10g/L。

步骤(3)中硫酸锌的质量为0.069g，浓度为1.38g/L。

步骤(4)中偏钒酸铵的质量为0.0186g，浓度为0.372g/L。

步骤(6)中煅烧温度为350℃，反应时间为2h。

步骤(4)中的离心清洗过程为先用乙醇清洗4次，再用去离子水清洗2次，离心速率8000rpm，时间6min。

所述一种钒酸锌改性类石墨烯碳三氮四复合光催化剂用于水溶液中有机污染物的可见光催化降解。

目标污染物为亚甲基蓝。