[发明专利]一种片状g-C3N4复合花瓣状BiOBr光催化材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种片状g‑C₃N₄复合花瓣状BiOBr光催化材料(BiOBr/g‑C₃N₄光催化材料)的制备方法，该方法以五水合硝酸铋、十六烷基三甲基溴化铵、三聚氰胺、乙二醇、硝酸(2mol/L)为主要原料，采用溶剂热合成的方法制备出BiOBr/g‑C₃N₄光催化材料。用氙灯作为光源模拟太阳光，将紫外光滤去(λ>420nm)，对BiOBr/g‑C₃N₄光催化材料进行光催化性能的测试；通过降解水中的甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B等有毒有机污染物来证明BiOBr/g‑C₃N₄光催化材料在可见光下具有良好的光催化性能。该BiOBr/g‑C₃N₄光催化材料是一种非金属半导体和卤氧化铋材料的复合，特殊的能带结构以及良好的光学性能是其作为光催化剂的基础，本身具有无毒、廉价、易制备优点，使得它们在污染物的治理和利用太阳能开发新能源方面拥有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及片状g-C₃N₄复合花瓣状BiOBr光催化材料的制备方法，具体属于光催化材料制备领域。

背景技术

随着工业技术的迅猛发展，人们在获得便利化的同时，越来越多的生活污水、工业污水都被排进河道。进入21世纪以来，环境治理和新能源是人类面临的两大难题。而与此同时，太阳能取之不尽、用之不竭，将会是人类能加以利用的最佳能源。

半导体光催化材料第一次被人们发现是在用TiO₂降解水制取氢气和氧气上面，自此，半导体作为光催化材料能够利用太阳光转化为其他的能源吸引着大量科学家的注意。不幸的是，作为光催化材料，TiO₂却拥有着较宽的带隙能(3.2eV)，以及较高的电子空穴的复合率，这导致它只能利用太阳光中极少的紫外光部分(占比不到4％)，这就意味着超过96％的太阳光可见部分将会没有意义。

而作为取代TiO₂的一种新型光催化剂也面临着同样的问题，它们的优点在于原材料廉价易得，无毒无污染，具有良好的热、化学性能，g-C₃N₄的制备只需要将三聚氰胺放在升温炉中烧几个小时就能制得，导带-1.13eV，价带1.57eV，而降解水制氢制氧得氧化还原电位为0eV、1.23eV，这就意味着降解水制氢制氧得氧化还原电位处于g-C₃N₄得禁带中，这也使得g-C₃N₄在光解水制氢制氧中拥有发展得潜力，但是以往的实验证明，单一的光催化剂光催化效果并不好，这和它们电子空穴较低的分离率是分不开的。实验证明，g-C₃N₄在光催化作用过程中起主要作用的是电子和空穴，价带中的电子受光的能量激发到导带形成可以自由移动的电子，同时受激发的电子具有还原性，其还原性的强弱和导带的位置有关，同样电子离开后剩下的空穴则含有氧化性，能够将O^2-氧化成氧气。但是较低的电子空穴分离率导致光催化效率也比较低，因此，对g-C₃N₄的改性显得尤为重要。

发明内容

本发明提供一种片状g-C₃N₄复合花瓣状BiOBr光催化材料(BiOBr/g-C₃N₄光催化材料)的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将三聚氰胺在400～700℃条件下煅烧3～5h，得到黄色的粉末状g-C₃N₄材料(石墨相C₃N₄)；