[发明专利]一种氮化碳/钛酸锌/氧化钛三明治状直接Z型异质结复合光催化剂的制备方法

摘要

本发明公开了一种氮化碳/钛酸锌/氧化钛三明治状直接Z型异质结复合光催化剂的制备方法。以尿素、硝酸锌、四氯化钛为原料，采用共沉淀结合水热法制备氮化碳/钛酸锌/氧化钛复合光催化剂，并在可见光照射下利用该光催化剂降解亚甲基蓝、罗丹明B等有机染料。本发明专利技术制备的氮化碳/钛酸锌/氧化钛复合光催化剂形成了三明治状的直接Z型异质结结构，其在可见光下催化降解亚甲基蓝、罗丹明B的降解率是体相g‑C₃N₄的15‑20倍。本发明具有显著的对设备要求低、能耗少、成本低、污染小、光催化性能优异的特点。

主权项

1.一种氮化碳/钛酸锌/氧化钛三明治状直接Z型异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于：由多孔石墨相氮化碳(pg‑C₃N₄)、钛酸锌(ZnTiO₃)和氧化钛(TiO₂)组成，所述pg‑C₃N₄的质量分数为35‑80%；该复合光催化剂形成紧密结合的三明治状直接Z型异质结结构，其在可见光下降解水污染物有机染料性能优异；其具体制备工艺步骤为：（1）将一定量的尿素溶解于一定量的去离子水中；将尿素水溶液置于带盖坩埚内以一定升温速率加热至煅烧温度并保温一定时间后进行二次煅烧；自然冷却后研磨过筛得到pg‑C₃N₄；（2）将一定量的硝酸锌溶于适量的去离子水中，一定量的四氯化钛加入适量无水乙醇中，各自搅拌均匀后将硝酸锌溶液加入四氯化钛的无水乙醇溶液中，一边搅拌一边加入氨水调节pH至一定值后再用盐酸调节pH至一定值得到ZnTiO₃/TiO₂前驱体悬浮液，将此悬浮液置于不锈钢水热反应釜中并保持一定的填充度后紧固密封，将密封后的反应釜放入干燥箱中于一定温度下加热保温一定时间，待自然冷却后以一定转速离心获取沉淀物，将沉淀物洗涤、干燥后置于马弗炉中于一定温度下煅烧一定时间后制得ZnTiO₃/TiO₂；ZnTiO₃/TiO₂前驱体悬浮液在水热反应釜中的加热温度为80‑250 ℃，保温时间3‑12 h，其在马弗炉中的煅烧温度为600‑900 ℃，保温时间为0.5‑4 h；（3）将一定质量比的pg‑C₃N₄和ZnTiO₃/TiO₂溶于适量的甲醇溶液中，搅拌一定时间后置于水热反应釜中于一定温度下水热处理一定时间，待自然冷却后以一定转速离心、洗涤、干燥及过筛后得到pg‑C₃N₄/ZnTiO₃/TiO₂三明治状直接Z型异质结复合光催化剂；pg‑C₃N₄和ZnTiO₃/TiO₂在甲醇溶液中的搅拌时间为1‑3 h，其在水热反应釜中的加热温度为150‑250 ℃，保温时间为8‑24 h。