[发明专利]用于可见光催化除醛的多元纳米管复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于可见光催化除醛的多元纳米管复合材料及其制备方法，其中，该多元纳米管复合材料，由以下通式表示：g‑C₃N₄/R‑TiO₂，其中，g‑C₃N₄为碳氮化物，TiO₂为二氧化钛，石墨碳氮化物在二氧化钛表面形成材料层，R含有至少一种ⅤA族、ⅥA族或ⅦA族的非金属元素，且所述非金属元素能够以阳离子取代晶格中的钛离子的形式整合到所述二氧化钛晶格中。本发明通过将二氧化钛、碳氮化物和非金属元素三者复合，得到一种具有较高的比表面积、可见光响应能力、较长的光激发载流子寿命等优点的新光催化剂。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体为一种用于可见光催化除醛的多元纳米管复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，室内空气中VOCs的去除方法包括吸附法、热分解法、光催化氧化法等，其中光催化氧化法通过光催化剂吸收太阳光驱动，具有反应条件温和、绿色、节能、多污染物降解效率高等优点。TiO₂是经典的光催化剂，具有良好的氧化性能、抗光腐蚀性和可用性，然而TiO₂存在的吸附能力不足、禁带较宽、光生载流子复合快速等缺点。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于可见光催化除醛的多元纳米管复合材料，旨在现有技术中的TiO₂存在的吸附能力不足、禁带较宽、光生载流子复合快速的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的用于可见光催化除醛的多元纳米管复合材料，由以下通式表示：g-C₃N₄/R-TiO₂，其中，g-C₃N₄为碳氮化物，TiO₂为二氧化钛，石墨碳氮化物在二氧化钛表面形成材料层，R含有至少一种ⅤA族、ⅥA族或ⅦA族的非金属元素，且所述非金属元素能够以阳离子取代晶格中的钛离子的形式整合到所述二氧化钛晶格中。

可选地，R含有N、O、P、S、Cl、As、Se或Te中的至少一种。

本发明还提出一种用于可见光催化除醛的多元纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

制备g-C₃N₄/R-TiO₂：将g-C₃N₄粉末和R-TiO₂粉末置于水中，分散后烘干，干燥后煅烧，得到g-C₃N₄/R-TiO₂多元纳米管复合材料。

可选地，该用于可见光催化除醛的多元纳米管复合材料的制备方法还包括以下步骤：制备R-TiO₂粉末；所述制备R-TiO₂粉末的步骤中包括以下步骤：

配制溶液A：混合乙醇、水和硝酸后，制得溶液A；

配制溶液B：将钛源试剂和非金属源原料溶解在乙醇水溶液中，得到溶液B；

将溶液B滴加至溶液A中，室温下搅拌后静置，所得悬浮液加热至85-95℃，烘干后研磨成粉末；

将所述粉末置于碱金属氢氧化物溶液中，搅拌后的混合物移入高压釜中转移至烘箱，升温至170-190℃并保持20-30小时，用盐酸溶液和去离子水冲洗得到的白色沉淀物，直至其表面酸碱度为中性；清洁后的白色沉淀物干燥后在330-370℃下连续煅烧1.5-2.5小时，得到R-TiO₂粉末。

可选地，在配制溶液A的步骤中，硝酸、水和乙醇的体积比为1∶(9-11)∶(9-11)；

和/或，在配制溶液B的步骤中，钛源试剂和乙醇水溶液的体积比1∶(7-8)；所述非金属源原料在乙醇水溶液的浓度为1.8-2.2g/L。