[发明专利]一种氮化碳基全光谱复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种氮化碳基全光谱复合光催化剂的制备方法，包括称取双氰胺和巴比妥酸，溶于水干燥，煅烧处理得到BA/g‑C₃N₄；取Y（NO₃）₃，Yb（NO₃）₃，Tm（NO₃）₃和Er（NO₃）₃混合，以水作为溶剂，再加入NaF，经过水热反应得到上转换材料YF；取BA/g‑C₃N₄和YF溶于HNO₃搅拌后干燥，煅烧后得到复合材料；取复合材料和AgNO₃置于乙醇溶液中搅拌，通过光还原法得到所述光催化剂。本发明制备方法原料易得，步骤简单，制备得到的光催化剂对紫外区、可见光区、近红外区的光均有良好的响应，对太阳光的利用率极高，相比单纯g‑C₃N₄有更高的光催化活性和更大的实际应用市场价值。

技术领域

本发明属于催化技术领域，更具体地，涉及一种氮化碳基全光谱复合材料的制备方法。

背景技术

21世纪，能源与环境问题已经成为世界关注的主题之一，水和空气作为人类赖以生存的宝贵资源，其清洁与安全日益受到关注。开发一种简单有效的方法来治理水体污染和大气污染是人类社会在高速向前发展过程中面临的一个亟待解决的问题。虽然目前已经有许多治理手段，但是光催化处理有机污染物的技术由于其廉价，无毒害，节能高效等优点，逐渐成为相关研究工作者们关注的重点，光催化剂的研发也一跃成为当前材料学科的热门研究领域之一。

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为一种新型的可见光响应的光催化剂，因其独特的形貌结构，不含金属成分，不会对环境造成二次污染等优点而备受关注。但是它的吸收边缘为460nm，可以吸收470-800nm的光，对太阳光的利用率很低；同时光生电子-空穴对的复合率较高，载流子复合严重。这些缺陷都大大限制了C₃N₄在光催化降解有机污染物上的应用推广，因此必须对其进行改性处理，以进一步提高光催化活性。

关于C₃N₄的改性研究工作中，主要目的有两个方面：抑制载流子复合和提高太阳光的利用率。首先，关于抑制载流子的复合，可以通过前驱体与巴比妥酸共同煅烧处理，得到大量氮空位结构的氮化碳，这种缺陷结构有助于光催化反应过程中载流子的迁移和传输，从而抑制光生电子-空穴对的复合；也可以通过表面贵金属沉积的方法（Au、Ag、Pt、Rh、Pd等元素），贵金属颗粒的费米能级低于半导体光催化剂，光生载流子可以从半导体迁移至贵金属颗粒表面，从而有效抑制了光生电子-空穴对的复合。其次，关于提高太阳光的利用率，可以通过半导体共掺杂处理，对光催化剂进行能带调控，扩大其光响应范围；也可以进行上转换材料的掺杂，在近红外光子对半导体材料进行激发时，将低能的近红外光子转为氮化碳可响应的紫外和可见光子，从而达到提高太阳光利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化碳基全光谱复合材料的制备方法。

本发明的上述技术目的通过以下技术方案实现：

一种氮化碳基全光谱复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.称取双氰胺和巴比妥酸，溶于水后干燥，煅烧处理后得到BA/g-C₃N₄；

其中，双氰胺与巴比妥酸的质量比为（30~50）：1，双氰胺的质量体积浓度为0.1~0.5g/mL；