[发明专利]复合可见光催化剂ZIF-8@Zn/g-氮化碳的制备方法

说明书

本发明公开了一种复合可见光催化剂ZIF‑8@Zn/g‑氮化碳的制备方法，其特征在于，将氯化锌与尿素混合均匀；将混合物于焙烧，得到Zn/g‑C₃N₄；将Zn/g‑C₃N₄、Zn(NO₃)₂·6H₂O、2‑甲基咪唑依次加入到甲醇中，搅拌均匀；将混合液离心后，清洗、真空干燥、研磨得到复合可见光催化剂ZIF‑8@Zn/g‑C₃N₄。本发明利用简单的焙烧和自组装法即可完成，操作性强、制备工艺简单可控、对设备要求低、制备周期短、原料成本低廉无毒，适合工业化生产。所得的复合催化剂材料具有良好的催化性能，在治理水污染、光解水以及合成材料方面具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种复合催化材料，具体涉及一种复合可见光催化剂ZIF-8@Zn/g-C₃N₄的制备方法，属于催化材料技术领域。

背景技术

随着全球环境污染和能源危机日趋严重，环境保护和可持续发展已成为人类关注的重要课题。近年来，由于工农业废水和生活污水的大量排放，导致水体污染，严重影响的社会经济发展和人类健康安全。目前，光催化技术被认为是解决能源和环境问题最有效、最具有前景的方法。然而，单一半导体材料在性能方面的局限性已逐渐不能满足实际功能的需求。因此，亟待开发一种成本低、环境友好，反应简单，具有良好催化效果的复合光催化剂及其制备方法。

金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks，简称MOFs)是一种新型多孔材料，具有高比表面积、高孔隙率及化学可修饰性等优点，但是MOFs材料自身的热稳定性差、溶剂稳定性不足的缺点限制了其广泛应用。沸石咪唑酯骨架材料(ZeoliticImidazolateFrameworks，简称ZIFs)是一类以咪唑或其衍射物为配体的、新型的、具有沸石拓扑结构的纳米多孔MOFs材料，兼具沸石和MOFs两种材料的优点，具有优异的热稳定性和结构稳定性以及结构和功能的可调性。因此，ZIF材料在吸附、分离和催化方面具有很好的应用前景。其中，ZIF-8是ZIF材料中最具代表性的一种，比表面积大(1400m²/g)、孔容高、水热稳定性好、耐有机溶剂，可应用在气体吸附、分离、储氢和催化等多个领域，是目前研究最为广泛的一类ZIF系列材料。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种非金属半导体材料，具有和石墨烯相似的物理化学结构，禁带宽度在2.7eV左右，在可见光辐射条件下表现出良好的可见光响应的光催化活性，在降解有机物、光解水以及有机合成方面引起广泛关注，但是g-C₃N₄在光催化时，产生的光生电子-空穴对的复合率高、电子分离效率低等不足影响其进一步应用，为了解决这一问题，相关科研人员进行了一系列的研究。

专利CN103170358A中报道了一种多孔g-C₃N₄光催化剂的制备方法，成功的制备出多孔g-C₃N₄，得到的催化剂在可见光条件下的催化效率可达65％以上，表现出较为良好的光催化性能。但是其催化效率还远远达不到生产生活要求，需要对其进行进一步的修饰，以提高其可见光催化效率。

专利CN104722326A报道了一种CuS/g-C₃N₄纳米球花可见光催化剂的制备方法，制备出的复合催化剂具有极为优异的可见光催化效率，但是，采用的溶剂热法制备的复合催化剂，采用的溶剂有乙酰丙酮，具有毒性，而且采用溶剂热法制备会增加生产成本，且生产量小，不易实现工业化生产。

发明内容

本发明提所要解决的技术问题是：现有技术中光催化材料的制备工艺复杂、催化剂的催化效率低以及在复合催化剂的制备过程中原料有毒等问题。