[发明专利]一种降解氨氮的g-C3

权利要求书

1.一种降解氨氮的g-C₃N₄/Gr/TiO₂ Z体系光催化材料，其特征在于：由TiO₂、氧化石墨烯GO和 g-C₃N₄为原料，通过静电组装吸附+低温水热法制备g-C₃N₄/Gr/TiO₂复合光催化剂，其中：原材料氧化石墨烯GO和g-C₃N₄的质量比为1：10；

制备所述的降解氨氮的g-C₃N₄/Gr/TiO₂ Z体系光催化材料的方法，具体步骤如下：

（1）制备g-C₃N₄：将尿素放入坩埚中，加盖后在马弗炉中520℃煅烧4 h，其中，升温速率控制为5℃∙min^–1，样品自然冷却后即可得到淡黄色g-C₃N₄，研磨成粉，干燥储存备用；

（2）制备氧化石墨烯GO：将1g石墨粉缓缓加入到23mL浓硫酸中，在冰水浴中搅拌过夜；在冰水浴中，边搅拌边将3g高锰酸钾缓慢加入上述混合液，完成后从冰水浴中取出，超声8~10小时；向上述悬浮液缓慢加入46mL高纯水；再依次加入140mL高纯水和10mL质量浓度为30%的双氧水终止反应；分别用5%的盐酸和水洗涤沉淀物3次，在12000rpm条件下离心分离20min，在40℃冷冻干燥，得到氧化石墨烯GO；

（3）质子化g-C₃N₄材料的制备：将1g 的g-C₃N₄样品与质量浓度为37%的200mL浓盐酸混合球磨3h、水洗分离，并在105℃干燥，即得到质子化的g-C₃N₄材料；

（4）组装形成g-C₃N₄/GO结构的材料：质子化g-C₃N₄材料和GO通过静电吸附法组装，将质子化g-C₃N₄和GO分别超声分散于25mL去离子水中，超声15min保证其均匀的分散性，在搅拌条件下，将质子化g-C₃N₄溶液滴加到GO水溶液中，两种材料通过静电作用形成g-C₃N₄/GO结构的材料，然后用去离子水将材料洗涤3次并于40℃条件下干燥备用；

（5）复合光催化材料的制备：将组装形成的g-C₃N₄/GO结构材料分散在体积比为1：1的去离子水和乙醇的混合溶液中，同时将P25超声分散于水中，在搅拌情况下，将P25分散液滴加到g-C₃N₄/GO材料分散液中，搅拌2h后转移到100mL反应釜中，在100℃下反应24h；用去离子水将材料洗涤3次并于40℃条件下干燥，得到g-C₃N₄/Gr/TiO₂复合光催化材料。

2.权利要求1所述的降解氨氮的g-C₃N₄/Gr/TiO₂ Z体系光催化材料的应用，其特征在于：所述降解氨氮的g-C₃N₄/Gr/TiO₂ Z体系光催化材料在模拟太阳光条件下将污水中氨氮降解为氮气。

3.根据权利要求2所述的降解氨氮的g-C₃N₄/Gr/TiO₂ Z体系光催化材料的应用，其特征在于：所述降解氨氮的g-C₃N₄/Gr/TiO₂ Z体系光催化材料分散到氨氮溶液中，用量与氨氮溶液浓度比例为1g·L^–1；经30min的搅拌，4.5h的模拟太阳光照射，用氨氮测定仪测出其降解率；测定反应后溶液中氨氮到NO₂^–、NO₃^–及N₂的转化率；其中模拟光照的光强为100mW·cm^–2。