[发明专利]复合光催化纳米材料及其制备方法、以及降解污染物方法

说明书

本发明提供了一种g‑C₃N₄/Fe‑aminoclay复合光催化纳米材料及其制备方法、应用。所述制备方法包括：将质量比为(0.5～6)：(0.2～10)的g‑C₃N₄和FeCl₃·6H₂O充分溶解于无水乙醇中，得到混合溶液；向混合溶液中加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌得到固液混合的浆液，其中，浆液中FeCl₃和3‑氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为(1.8～2.0)：1；获取浆液中的固体沉淀；将沉淀进行干燥，得到复合光催化纳米材料。所述复合光催化纳米材料包括采用上述方法制备出的材料。同时，复合光催化纳米材料能够用来降解有机和/或无机污染物。本发明有益效果包括：制备方法简便，原料来源广泛；能够效避免传统非均相催化剂存在的团聚问题；能够快速催化降解污染物。

技术领域

本发明涉及光催化材料的合成技术领域，特备地，涉及一种石墨相氮化碳与有机黏土复合光催化纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

当今世界，随着社会工业化的迅猛发展，人民经济生活水平的不断提高，与此同时能源的过度开发和环境污染的日益严重，已成为威胁人类生存和发展的两大重要因素。人类在尽情地享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到了一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺以及过度使用能源所造成的环境污染等问题，已成为21世纪人类社会可持续发展亟待解决的两大难题。因此，环境污染的治理以及清洁高效的可再生能源的开发利用已成为世界各国所要共同面对解决的重大课题。

太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁、廉价、可再生能源。因此，高效合理的利用太阳能，不仅可以缓解能源危机；还可以有效的减少环境污染，是现今社会人们共同努力和奋斗的目标。取之不尽、用之不竭的太阳能为动力发展起来的半导体光催化技术在解决环境污染和能源危机方面显示出优异的性能。近来，在众多的半导体光催化材料中，聚合物类石墨稀结构的氮化碳(g-C₃N₄)，作为一种稳定、廉价且不含金属组分的可见光光催化剂，因其独特的半导体能带结构和较强的化学稳定性及廉价且不含金属组分等的特性引起国内外光催化领域学者的高度关注，被广泛应用于光降解有机污染物、光解水和有机选择性光催化合成等领域。g-C₃N₄虽在光催化领域优势明显，但在实际应用中纯相的g-C₃N₄仍然受到很大限制，主要问题有：(1)光生电子空穴对是羟基自由基及其反应的基本条件，光生空穴电子对的数量以及其存在时间都会对自由基的反应产生很大的影响。(2)电子空穴复合速率大，量子产率大大降低，严重影响了光催化的效率。因此，如何解决电子空穴复合是主要的问题。此外在使用过程中还存在分散性差、难以回收再利用等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种g-C₃N₄/Fe-aminoclay复合光催化纳米材料及其制备方法、应用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种g-C₃N₄/Fe-aminoclay复合光催化纳米材料的制备方法。

所述方法可包括以下步骤：将质量比为(0.5～6)：(0.2～10)的g-C₃N₄和FeCl₃·6H₂O充分溶解于溶剂中，得到混合溶液；向混合溶液中加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌得到固液混合的浆液，其中，浆液中FeCl₃和3-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为(1.8～2.0)：1；获取所述浆液中的固体沉淀；将所述沉淀进行干燥，得到所述复合光催化纳米材料。