[发明专利]一种氮化碳-碳-TiO2-硒纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种应用于光催化降解污染物的氮化碳‑碳‑TiO₂‑硒纳米复合材料。本发明将叠氮化修饰的纳米氮化碳‑纳米二氧化钛复合材料共价螯合至炔基化修饰的多壁碳纳米管‑纳米硒复合材料表面，得到一种氮化碳‑碳‑TiO₂‑硒纳米复合材料，其可以应用于光催化降解污染物，对污染物具有优异的光催化降解性能。

技术领域

本发明光催化技术领域，特别是涉及一种应用于光催化降解污染物的氮化碳-碳-TiO₂-硒纳米复合材料。

背景技术

随着人类社会工业的不断发展，全球化的环境污染和能源危机越来越威胁人类的生存。光催化技术是前沿科学的研究领域之一，与传统污染处理方法相比，光催化降解污染物具有能耗低、操作简便、反应条件温和及二次污染较少等优点。光催化降解污染物的核心技术是开发具有高量子转换效率的光催化材料。

由于TiO₂在紫外光照射下能够有效催化降解各种污染物，因此，被公认为有效的光催化降解污染的重要手段之一。TiO₂是一种传统的光催化剂，因其稳定性、无毒性和价格低廉等优点在光催化领域得到了广泛研究和应用。但是，作为一种宽带隙的半导体催化剂，TiO₂只能吸收利用占太阳光谱约4%的紫外光，对太阳能的利用率太低，同时光生电子-空穴对易复合，这些缺点限制了其在实际中的应用。

氮化碳是一个新颖的非金属可见光催化剂，它具有性质稳定、容易制备、低成本和来源绿色等特点，其带隙约为2.7eV，可以和多种宽带隙半导体复合形成相对活性较高的可见光光催化剂。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种应用于光催化降解污染物的氮化碳-碳-TiO₂-硒纳米复合材料，对污染物具有优异的光催化降解性能。

为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：

一种氮化碳-碳-TiO₂-硒纳米复合材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）将多壁碳纳米管酸化后分散于水中，然后加入亚硒酸，搅拌分散均匀得到混合分散液，逐滴滴加浓氨水（质量浓度22～25%），调节至pH=10，冷冻、粉碎，制成第一粉末；抗坏血酸水溶液冷冻、粉碎，制成第二粉末；将第一粉末与第二粉末低温混合研磨，得到多壁碳纳米管-纳米硒复合材料；

（2）将多壁碳纳米管-纳米硒复合材料进行炔基化修饰；

（3）向纳米氮化碳的DMF溶液中加入纳米二氧化钛，130～150℃条件下热处理50～60分钟，过滤，洗涤，干燥，煅烧，自然冷却，得到纳米氮化碳-纳米二氧化钛复合材料；

（4）将纳米氮化碳-纳米二氧化钛复合材料进行叠氮化修饰；

（5）将步骤（4）所得叠氮化修饰复合材料与步骤（2）所得炔基化修饰复合材料按照质量比3～4：1混合均匀，通过环加成反应将前者共价螯合在后者表面上，得到一种氮化碳-碳-TiO₂-硒纳米复合材料。

优选的，所述氮化碳-碳-TiO₂-硒纳米复合材料的粒径为200～500nm。

优选的，步骤（1）中，多壁碳纳米管、亚硒酸、水与抗坏血酸水溶液的质量比为0.05～0.1：0.01～0.02：1～2：1，所述抗坏血酸水溶液中抗坏血酸的质量分数为3～8%。

优选的，步骤（1）中，多壁碳纳米管的酸化方法为：将多壁碳纳米管和浓硝酸搅拌混合均匀，在120～130℃下反应8～10小时，将得到的产物经抽滤、洗涤至中性，真空干燥，即得。

进一步优选的，浓硝酸的质量浓度为65%，多壁碳纳米管与浓硝酸的质量体积比为1g：100mL。