[发明专利]一种功能化三元复合光催化材料及其制备方法与用途

权利要求书

1.一种功能化三元复合光催化材料应用于去除水中重金属离子的方法，所述方法包括以下步骤：将功能化三元复合光催化材料添加到体积为200mL初始pH为2的摩尔浓度为0.005mol/L的背景电解质为CaCl₂的六价铬废水中，六价铬离子的初始浓度为5mg/L，每升废水中的添加量以功能化三元复合光催化材料重量计为2.5g，将反应器置于转速为1000rpm的磁力搅拌器上发生反应，每20min取样一次，一次取样5mL，在1小时之后加光照进行反应，反应共持续3小时；反应完成后用磁铁将功能化三元复合光催化材料与溶液分离，完成对废水中六价铬的去除；

所述功能化三元复合光催化材料以氧化石墨烯为基体，基体上负载有氮化碳和铁酸铋粒子；

所述的功能化三元复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取20～80g三聚氰胺于坩埚，加蒸馏水使其没过药品，静置分层后，倒掉上层清液，再加无水乙醇没过药品，静置，待其分层后，倒掉上层清液，将坩埚放入马弗炉，先不盖盖子，在40～100℃条件下加热10～60min，再盖上盖子，在400～800℃条件下加热2～6小时，冷却至室温并研磨筛选，得到氮化碳；

(2)将石墨粉、K₂S₂O₄和P₂O₅加入到10～50mL浓硫酸中在50～100℃下反应2～8小时，所述石墨粉、K₂S₂O₄与P₂O₅的质量比为1：(0.5～2)：(0.5～2)，所述浓硫酸的浓度为90～98％，然后冷却至20～40℃，加入800～1200mL超纯水，放置8～12小时，将产物洗涤至中性后在40～80℃下干燥后得到预氧化石墨；

(3)将步骤(2)得到的预氧化石墨加入到200～300mL浓硫酸中，再加入NaNO₃和KMnO₄，所述浓硫酸的浓度为90～98％，所述预氧化石墨、NaNO₃与KMnO₄的质量比为1：(0.5～2)：(10～50)，在0～5℃下反应2～6小时，升温到30～40℃下反应1～4小时，加入200～800mL超纯水，在80～100℃条件下反应1～6小时，然后加入800～1200mL超纯水和20～60mLH₂O₂，所述H₂O₂浓度为20～30％，继续反应1～6小时，将得到的产物用浓度为5～15％的HCl溶液洗涤，再用大量水洗涤至中性，并在30～60℃下超声分散1～4小时得到氧化石墨烯水悬液；

(4)将硝酸铁、硝酸铋溶解于100～300mL乙二醇甲醚中，加入0.1～0.5mL的硝酸，将柠檬酸溶于50～200mL乙二醇中，所述硝酸铁、硝酸铋和柠檬酸的质量比为1：(0.5～2)：(0.1～2)，所述硝酸浓度为0.01～0.15mol/L，将所述两种溶液混合，并在40～80℃条件下加热搅拌1～4小时，将加热搅拌后的溶液在50～150℃条件下加热6～13小时后得到浅褐色凝胶，将所得凝胶倒入坩埚中，在100～320℃条件下加热10～40min，再在300～800℃条件下煅烧1～5小时，冷却后研磨，得到铁酸铋；

(5)将步骤(1)得到的氮化碳、将步骤(3)得到的氧化石墨烯和步骤(4)得到的铁酸铋溶解于100～400mL的甲醇中，所述氮化碳、氧化石墨烯水溶液和铁酸铋的质量比为1：(20～50)：(0.5～2)，在30～80℃条件下超声分散1～6小时，在烘箱中50～100℃条件下干燥3～8小时后得到所述功能化三元复合光催化材料。