[发明专利]一种光催化剂制备方法及应用

说明书

本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种光催化剂制备方法及应用。包括如下步骤：脲素煅烧，获得淡黄色的g‑C3N4；所得g‑C3N4加入到的Bi(NO3)3的乙二醇溶液中，先超声分散后搅拌，滴加KCl的乙二醇溶液，滴加结束，搅拌、再静置；所得混合溶液离心，舍弃上清液，得到沉淀物，再将所述沉淀物水洗、乙醇洗；烘干，得g‑C3N4/BiOCl层状异质结光催化剂。本发明合成的g‑C3N4/BiOCl层状异质结光催化剂的光催化灭菌性能优良，合成方法简单，可用于废水处理，尤其是含有大肠杆菌、铜绿假单胞菌、沙门氏菌种等废水。

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种光催化剂制备方法及应用。

背景技术

饮用水安全是影响国家安全、社会稳定和人民身体健康的重大问题。根据世卫组织的报告，由于未进行有效的饮用水消毒处理，全球每年有数百万人死于水体携带病原体所造成的相关疾病，因此需要对其进行灭菌处理。目前常用的灭菌方式有紫外线灭菌、臭氧灭菌、可见光催化灭菌等。其中，紫外消毒灭菌及臭氧消毒灭菌都会对人体健康产生一定的危害。而光催化灭菌则具有灭菌效率高、无毒无危害、无二次污染等特点，开辟了灭菌领域的新天地。而开发一种高效光催化剂则成为了光催化灭菌技术的核心。

传统的光催化剂是以TiO2为基础的半导体。制备TiO2的方法有很多，比如溶胶-凝胶法，水热法，溶剂热法，直接氧化法等。作为一种光催化剂，TiO2因具有不溶水性，亲水性，无毒性，低廉，生物相容性，光化学稳定性和合适的能带电位等优点，使之广泛应用于光催化领域。然而，TiO2的缺点也不容忽视。其在应用过程存在太阳光利用率低、光生电子易复合导致量子效率低、逆反应易进行等问题。因此，人们对其进行了改性。目前对TiO2改性的主要手段有贵金属沉积、离子掺杂、离子注入、半导体复合、结构修饰和染料敏化等。但还是没能开发出一种高效、经济且具有宽光谱响应的光催化剂。

石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种2D层状非金属材料，且具有较宽的禁带宽度(～2.7eV)，可调控能带结构、合成方法简单，热稳定性良好等优点，被广泛应用于光催化制氢、有机物降解、二氧化碳还原等过程，因此引起了广大科研工作者的关注。目前，常用的g-C3N4合成方法有热聚合法、溶剂热法、高温高压法及沉积法等。但是，近年来科研工作者们发现，纯的g-C3N4作为半导体光催化剂，由于能带宽度较大，光生载流子易复合和量子效率低等问题，限制了其在环境和能源领域的应用。为了改善g-C3N4的光催化性能，科研工作者们采用了多种改性方法，如非金属元素的掺杂、金属元素的掺杂、共掺杂、与其他材料复合等。但这些方法制备成本高，制备条件严苛、制备时间周期长，不利于推广应用。因此，对于g-C3N4光催化剂制备，如何克服制备过程复杂、工艺条件要求严格、成本较高的缺点仍然是人们面临的主要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种合成工艺简单、操作条件温和、经济实用、光催化能力强的光催化剂制备方法及应用。