[发明专利]一种g-C3N4-Ag晶面BiVO4Z型结构光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种g‑C₃N₄‑Ag晶面BiVO₄Z型结构光催化剂的制备方法。水热法制备(010)暴露晶面的表面异质结BiVO₄，超声分散制备热聚法g‑C₃N₄上清液。将BiVO₄、AgNO₃、g‑C₃N₄上清液超声搅拌形成去前驱液，将其光照还原制备出珊瑚状g‑C₃N₄‑Ag‑(010)晶面BiVO₄Z型结构光催化剂。增加了光催化剂在近红外区光吸收，提高了光催化剂的氧化还原能力，使光催化剂在可见光区和近红外区下的光催化性能增强。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种g-C₃N₄-Ag-(010)晶面BiVO₄Z型结构光催化剂及其制备方法。

背景技术

BiVO₄作为一种新型半导体材料，其带隙窄(2.4eV左右)，有优秀的可见光响应，导带和价带位置(对比标准氢电极)适宜，是同时具有光解水产氧、还原、降解污染物能力的一种有效半导体光催化剂。然而BiVO₄催化剂存在比表面积小、光量子利用率低、电子和空穴复合几率高、吸附性能差、光生载流子难以迁移等问题，研究者提出可通过两方面提高BiVO₄的光催化性能，一是提高BiVO₄本身的活性，如提高结晶度，改善形貌，增加高活性晶面的暴露等。其中单斜相钒酸铋的(010)晶面提供了多原子BiVO₄中心，可能是光催化产氧活性点的起源特别有助于催化剂表面高活性氧化活性物种·OH的产生，提高降解率；二是对BiVO₄进行改性如：金属沉积、非金属掺杂、表面修饰、与有机物杂化、半导体复合等；其中，通过半导体复合形成有效异质结可以提高光生载流子的分离率，增强其活性。

C₃N₄具有α、β、立方、准立方与类石墨相五种结构，其中以g-C₃N₄最稳定。在g-C₃N₄中，C、N原子都是sp²杂化并通过σ键相连形成了具有类似苯环六边形的结构，g-C₃N₄具有层状结构，但其层间距约为0.326nm略小于石墨的层间距。其层上的基本组成结构单元可以由C₃N₃或者C₆N₇构成的。g-C₃N₄的导带是由C 原子p_z轨道组成，其导带位置约为-1.30eV；而价带则是由N原子的p_Z轨道组成，价带位置约为1.40eV，g-C₃N₄价导带之间的带隙宽度为2.70eV。

发明内容

本发明的目的在于提供一种g-C₃N₄-Ag晶面BiVO₄Z型结构光催化剂及其制备方法，采用光照还原法进行复合，工艺流程较其它化学合成法简单，成功的制备出Z型结构g-C₃N₄-Ag-(010)晶面BiVO₄光催化剂，使光催化剂在可见光区和近红外区的光催化性能增强。

为了达到上述目的，本发明的制备方法包括以下步骤：