[发明专利]一种石墨相氮化碳基光催化复合材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种石墨相氮化碳基光催化复合材料及其制备和应用，包括将聚乙烯吡咯烷酮溶解到含有油酸的N,N‑二甲基甲酰胺中，加入二硫化钼粉末；经过搅拌并超声粉碎处理后离心，得到MoS₂纳米片分散液；三聚氰胺粉末、硫代乙酰胺、氯化钠/氯化钾混合，然后热缩聚反应，得到暗黄色产物，即为熔盐制备的S掺杂g‑C₃N₄；取S掺杂g‑C₃N₄加水后超声粉碎，粉碎后离心，得到少层改性g‑C₃N₄粉末；取少层改性g‑C₃N₄粉末和MoS₂纳米片分散液混合并配置混合液，混合液进行水热处理，充分反应后进行混合液固液分离，获得下层沉淀，得到MoS₂/g‑C₃N₄光催化复合材料。应用在甲醛治理方面可有效控制甲醛对人体的危害，并且拓宽了光催化材料的研究范围。

技术领域

本发明涉及一种复合光催化剂，具体涉及一种石墨相氮化碳基光催化复合材料及其制备和应用。

背景技术

室内涂料家具VOC缓慢挥发，对人们生存的环境产生了极坏的影响，严重危害人们的健康生活。室内空气污染物最典型的就是甲醛。治理甲醛污染一方面需要减少源头的产生，控制生产加工过程材料中甲醛等污染物的含量，开发新型无污染材料，禁止含高有害物质的产品进入市场，另一方面，提高污染物去除效率。当前，采用通风换气、过滤和吸附法是净化室内污染物的主要手段，却并不能将污染物彻底降解。光催化的方式是降解室内甲醛最有效地方法之一。根据光催化机理，光催化剂在受到光照时，产生的光生电子与光生空穴在表面氧化过程中会产生羟基自由基(·OH)与超氧自由基(·O₂^-)，活性·OH和·O₂^-共同起氧化作用，·OH可以获取甲醛中的氢生成碳氢氧自由基(·CHO)，然后碳氢氧自由基进一步被氧化为羧酸，羧酸最终氧化分解生成CO₂和H₂O。通过此反应可实现室内空气的自净化，若使用具有高活性的异质结光催化剂更能达到有效降解甲醛的目的。

目前已有的治理甲醛污染的光催化剂虽然有一定的效果，但所用的材料大多包括重金属物质或者设备要求高使得价格昂贵。因此制备一种较为廉价、低成本，且工艺简单的同时达到最佳性能的光催化剂是大规模生产的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨相氮化碳基(g-C₃N₄基)光催化复合材料及其制备和应用。该g-C₃N₄基复合光催化剂可以实现光生电子空穴对的有效分离，促进光催化效率提高，进而增强降解甲醛的性能。

本发明所采用的技术方案是：

一种石墨相氮化碳基光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚乙烯吡咯烷酮溶解到含有油酸的N,N-二甲基甲酰胺中，加入二硫化钼粉末；经过搅拌并超声粉碎处理后离心，将所得上清液洗涤后得到水分散的MoS₂纳米片分散液；

三聚氰胺粉末、硫代乙酰胺、氯化钠/氯化钾混合，然后热缩聚反应，得到暗黄色产物，即为熔盐制备的S掺杂g-C₃N₄；

取S掺杂g-C₃N₄加水后超声粉碎，粉碎后离心，取上层分散液通过旋转蒸发后收集下层固体干燥研磨，得到少层改性g-C₃N₄粉末；