[发明专利]一种叶绿素铜三钠和曙红共敏化的Ag-g-C3N4光催化材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种叶绿素铜三钠和曙红共敏化的Ag‑g‑C₃N₄光催化材料的制备方法及其应用，将20g尿素研细后置于瓷坩埚中并盖上盖子，再以5℃/min的升温速率升温至580℃煅烧2h，自然冷却至室温后用质量浓度为98%的浓硫酸进行剥离得到g‑C₃N₄；将0.5g步骤S1剥离后的g‑C₃N₄搅拌分散于50mL去离子水中，再加入92mg AgNO₃并搅拌0.5h后滴加5mL浓度为0.05g/mL的NaBH₄溶液，继续搅拌3h后离心洗涤并于60℃干燥24h得到Ag‑g‑C₃N₄；将30mg步骤S2得到的Ag‑g‑C₃N₄加入到100mL叶绿素铜三钠和曙红的混合溶液中，置于黑暗环境下于40℃浸渍8h，再于70℃真空干燥24h得到二维片层结构的Ag‑g‑C₃N₄光催化材料。本发明采用浸渍法合成了叶绿素铜三钠和曙红共敏化的Ag‑g‑C₃N₄光催化材料，表现出较好的可见光催化活性，能够用于光催化还原废水中的Cr（VI）。

技术领域

本发明属于光催化材料的合成技术领域，具体涉及一种叶绿素铜三钠和曙红共敏化的Ag-g-C₃N₄光催化材料的制备方法及其应用。

背景技术

半导体光催化技术是指半导体在可见光或紫外光的照射下，将某些物质氧化或者还原成低分子中间产物最终生成二氧化碳、水及其它无害无机离子的过程。近几年半导体光催化材料受到人们的广泛关注，因为其具有以下优点：一、无毒、无害无腐蚀性，可反复利用；二、光催化剂在室温下利用太阳光即可反应，经济有效，所以光催化技术在环境保护方面特别是能源利用及环境净化方面具有十分广阔的应用前景。

在众多催化剂中，g-C₃N₄因为其耐酸、耐碱、化学组成和能带结构易于调控等优点被认为是最有前景的光催化材料。然而，g-C₃N₄也存在对可见光利用率低、电子空穴易于复合等缺点。为此人们进行了大量的改性研究，主要包括g-C₃N₄的形貌控制、贵金属负载、半导体复合、元素掺杂及敏化剂敏化等，这些方法均取得了一定的效果。

将适量的贵金属沉积在g-C₃N₄的表面，不仅可拓宽g-C₃N₄的光谱响应范围，优化其吸光能力，还可使光照生成的电子和空穴分别定域在贵金属和g-C₃N₄上，成为电子捕获陷阱，以阻止光生电子及空穴的复合，有效地提高电子和空穴的分离效率，从而提高半导体材料的光催化活性。

染料敏化是拓宽半导体可见光响应的一种简单且有效的方法之一，其中有机染料作为敏化剂时有以下几点优势：一、具有大π键共轭离域体系，可见光波长吸收范围宽；二、较强的给电子能力；三、分子结构易修饰以实现吸收带边及给电子能力的调控；四、可通过化学键、氢键及其他分子间作用力（π-π堆积）吸附于半导体表面；五、易实现染料的共敏化。因此通过染料敏化可以直接提高光催化材料在可见光区域的利用率，从而提高其可见光催化活性。

综上所述，针对g-C₃N₄缺点，选取贵金属银负载到g-C₃N₄上的同时又选取叶绿素铜三钠和曙红对其进行敏化。一方面促进电子-空穴高效分离，另一方面拓展了该材料在可见光区域的响应，最后达到提高光催化效率的效果。目前尚没有关于叶绿素铜三钠和曙红共敏化的Ag-g-C₃N₄光催化材料以提高其光催化性能的相关报道。

发明内容