[发明专利]一种MnO2

说明书

本发明涉及光催化降解技术领域，且公开了一种MnO₂负载氮缺陷型多孔g‑C₃N₄的光催化材料，氮缺陷型多孔g‑C₃N₄含有丰富的氮空位，可以作为光生电子的捕获陷阱，改善光生电子和空穴的复合问题，纳米花状MnO₂与氮缺陷型多孔g‑C₃N₄同属于n‑型半导体，两者能带相匹配，形成Z性异质结，当光辐射在复合光催化材料上时，纳米花状MnO₂导带的光生电子向氮缺陷型多孔g‑C₃N₄的价带迁移，与其价带上的空穴复合，而纳米花状MnO₂的空穴则留在价带上，氮缺陷型多孔g‑C₃N₄的光生电子留在导带上，实现了光生载流子的高效分离，避免了光生电子和空穴的重组和复合，实现高效的光催化降解过程。

技术领域

本发明涉及光催化降解技术领域，具体为一种MnO₂负载氮缺陷型多孔g-C₃N₄的光催化材料的制法和应用。

背景技术

水污染、大气污染、噪声污染和固体废物污染是当代社会的四大污染，其中水污染问题最为严重，污染最大，严重破坏了生态环境，水污染主要是工业废水和生活污水等随意排放，污染性较大的污染物是有机染料、有机溶剂、抗生素等有机污染物，如亚甲基蓝、甲基橙、乙二醇、苯、四环素等，目前对于有机污染物的处理方法主要是物理吸附法、化学吸附法、氧化还原法等，光催化降解是一种新型高效的有机污染物处理方法。

石墨相氮化碳g-C₃N₄是一种性能优良的光催化材料，具有无毒无污染、来源广泛、制备方法简单等优点，在光催化降解、光催化产氢等方面具有重要的研究和应用，但是g-C₃N₄的比表面积不高，对光能的利用率很大，并且g-C₃N₄的光生载流子很容易复合，导致其光催化活性大大降低，影响了其光催化降解性能，而纳米MnO₂与g-C₃N₄的能带相匹配，两者复合可以形成异质结结构，有利于缓解光生载流子的复合问题。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种MnO₂负载氮缺陷型多孔g-C₃N₄的光催化材料的制法和应用，解决了g-C₃N₄对光能的利用率较低，并且光生载流子容易复合的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种MnO₂负载氮缺陷型多孔g-C₃N₄的光催化材料，所述一种MnO₂负载氮缺陷型多孔g-C₃N₄的光催化材料的制法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入三聚氰胺和浓硝酸，在80-90℃，匀速搅拌直至溶液蒸干，将固体产物在电阻炉中，升温至540-580℃，保温煅烧4-5h，得到氮缺陷型g-C₃N₄。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水和氮缺陷型g-C₃N₄，分散均匀后滴加浓硫酸，在氮气氛围中，先在30-40℃下，预活化12-24h，然后升温至60-80℃，活化反应2-6h，再将溶液倒入水热反应釜中，并放入反应箱中加热至150-180℃，反应10-20h，离心分离，蒸馏水洗涤直至中性，得到氮缺陷型多孔g-C₃N₄。