[发明专利]一种氧掺杂氮化碳的光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光催化剂领域，本发明公开一种氧掺杂氮化碳(O‑C₃N₄)的光催化剂及其制备方法和应用。所述O‑C₃N₄光催化剂是将盐酸氨基脲在500～600℃煅烧，待其冷却至室温后，碾磨，过筛制得。本发明采用热聚合法，合成工艺简单，重复性好，成本较低，具有大规模生产的基本条件。本发明O‑C₃N₄光催化剂的催化性能好，该O‑C₃N₄光催化剂可在不同光源光下降解典型PPCPs。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，更具体地，涉及一种氧掺杂氮化碳(O-C₃N₄)的光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

药物及个人护理品(PPCPs)类环境污染物在水环境中的含量不断累积，并在许多水环境(包括地表水、饮用水和地下水)中被频繁检测出来，已经引起科学界越来越多知名学者和公众的关注。大部分PPCPs及其代谢产物都有极性强、难挥发等特点，且具有耐药性和对水生生物的毒性。经人体吸收代谢后排泄到体外进入水体。虽然它在自然环境中的浓度很低，但由于其假持久性所导致的在环境中的长期存在，仍然对生态系统构成一定的潜在危险。因此，发展光催化氧化技术对PPCPs的去除意义重大。

近年来，光催化氧化技术为清除环境中污染物提供了一条新的途径。石墨化氮化碳(g-C₃N₄)是一种具有类石墨结构和良好的半导体性质的碳材料，由于其良好的化学惰性、热稳定性、毒性低、生物兼容性且具可见光响应，已被广泛用于光催化降解有机污染物领域。然而，纯g-C₃N₄仍不可避免的存在一些缺点。一方面是对可见光利用率较低，不能有效的利用太阳能。另一方面，由于氮化碳的光生电子－空穴对复合过程远快于捕获－转移过程，其催化活性受到抑制，极大程度的限制了其大规模应用，因此很有必要提高氮化碳的催化活性。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种氧掺杂氮化碳(O-C₃N₄)的光催化剂。该光催化剂具备高可见光响应与低光生载流子复合效率的高性能催化材料，并在可见光照射下可高效降解水中PPCPs。

本发明的另一目的在于提供上述O-C₃N₄光催化剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述O-C₃N₄光催化剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种氧掺杂氮化碳(O-C₃N₄)的光催化剂，所述O-C₃N₄光催化剂是将盐酸氨基脲在500～600℃煅烧，待其冷却至室温后，碾磨，过筛制得。

优选地，所述煅烧的时间为3～5h，所述煅烧的升温速率为3～6℃/min。

优选地，所述筛的孔径为90～110目。

所述的O-C₃N₄光催化剂的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.称取盐酸氨基脲放入氧化铝坩埚中；

S2.于马弗炉中在500～600℃煅烧反应；

S3.将步骤S2所得产物冷却至室温后，碾磨，过筛，得到氧掺杂氮化碳(O-C₃N₄)的光催化剂。

所述的O-C₃N₄光催化剂在降解典型PPCPs领域中的应用。