[发明专利]一种泡沫状可见光催化材料、制备方法及其用途

说明书

本发明公开了一种泡沫状可见光催化材料、制备方法及其用途，属于半导体光催化领域。所述的泡沫状光催化材料是通过原位法使C₃N₄和氧化石墨烯(GO)同时直接生长在密胺树脂泡沫(MF)泡沫上，得到泡沫状C₃N₄/GO@MF光催化材料；所述泡沫状C₃N₄/GO@MF光催化材料中的C₃N₄主要生长在GO的片层结构上，GO与MF的三维骨架相连。本发明的制备方法所用原料简单易得、成本低，制备方法简便可行。本发明所制备的C₃N₄/GO@MF光催化材料具有优良的吸附性能，可有效增加对污染物的吸附能力，提高光催化性能，且催化剂易于回收。可见光催化活性高、稳定性好、可重复使用。本发明开发的光催化‑吸附协同体系拓展了废水治理的技术领域，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于半导体光催化领域，具体涉及一种泡沫状C₃N₄/GO@MF可见光催化材料、其制备方法及其应用于污水处理的用途。

背景技术

半导体材料可通过吸收一定波长的光将有机化物彻底矿化，具有可直接利用太阳光、室温深度矿化，环境友好等优势，受到广泛关注，但是仍然存在量子效率低，粉体催化剂难以回收等问题。目前，对于光催化的研究应用主要集中在TiO₂光催化粉体材料，但是自然界中太阳光中紫外光仅占5％，因此可见光催化剂的研究与拓展也逐渐引起人们的关注。可见光响应的非金属催化剂C₃N₄由于其优越的化学稳定性以及良好的光催化活性成为近年来的研究热点，弥补了TiO₂只能吸收紫外光对太阳光利用率低的缺点。但是在实际使用过程中，粉体催化剂难以回收，容易堵塞管道，不利于重复使用，提高商业成本。使用过程中粉体催化剂易于团聚沉降在容器底部，不利于光吸收，降低光催化活性。

发明内容

本发明将C₃N₄与GO复合并负载于泡沫状密胺树脂的孔道中，可有效利用光催化材料中的三维孔道结构，增加催化剂与污染物的接触并提高光吸收性能，加快光催化反应速率。

本发明的泡沫状C₃N₄/GO@MF光催化材料与单独的粉体相比，可有效增加对污染物的吸附能力，提高光催化性能，且催化剂易于回收。同时，该泡沫状光催化材料可有效解决污染物的光屏蔽问题。泡沫状C₃N₄/GO@MF光催化材料中光催化与吸附的协同作用，拓展了废水处理的技术领域，为今后的潜在应用提供了理论依据。

本发明的目的在于提供了一种在密胺树脂三维网状结构中原位生长出泡沫状C₃N₄/GO@MF光催化材料。泡沫状光催化材料是通过原位法使C₃N₄和氧化石墨烯(GO)同时直接生长在密胺树脂泡沫(MF)上，得到泡沫状C₃N₄/GO@MF光催化材料；所述泡沫状C₃N₄/GO@MF光催化材料中的C₃N₄主要生长在氧化石墨烯(GO)的片层结构上，氧化石墨烯(GO)与密胺树脂泡沫(MF)的三维骨架相连。所述泡沫状C₃N₄/GO@MF光催化材料的碳/氮原子比为4.54，比表面积为61m²/g，孔体积为0.26cm³/g。