復合光催化劑的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備催化劑的方法，特別是一種低溫制備T12ZVC3N4復合光催化劑的方法，屬于光催化材料技術領域。
【背景技術】
[0002]1102材料無味、無毒，光穩(wěn)定性高、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性好，被認為是最具有開發(fā)前景和應用潛力的環(huán)保型材料，因而在水污染處理、光解水制氫以及太陽能電池等各個領域得到了廣泛研宄。但是，在實際應用中，納米T12仍然存在兩大缺陷:一是可見光催化活性低，如常用的銳鈦礦型T12的禁帶寬度為3.2eV，只能吸收λ〈387ηπι以下的紫外光，而這部分光在太陽光中只占3%-5%，絕大部分可見光的能量(45%左右)尚未得到充分利用；二是光生電子空穴的復合效率高，對光利用的量子效率較低；半導體復合技術可以拓寬T12光響應范圍，促進光生載流子的分離，延長載流子的壽命，從而有效提高T12的量子效率。g-C3N4為非金屬半導體，帶隙約為2.7eV，具有一定的可見光吸收，由于其無毒，化學穩(wěn)定性好，結構和性能易于調控且具有較好的光催化活性，被認為是具有開發(fā)前景和應用潛力的能源與環(huán)境光催化材料。目前，g_C3N4主要應用于光催化污染物分解、光解水制氫制氧、光催化有機合成和光催化氧氣還原等。但是，由于g_C3N4的禁帶寬度較窄，導致其光生電子和空穴的分離效率較低。研宄表明，將打02與g_C3N4進行復合，在納米尺度上進行結構調控和組分優(yōu)化，可有效提高打02和g-C 3N4的光量子效率?，F有技術進行T1 2與g_C3N4復合時，通常使用有機鈦源作為原料，反應需要在有機介質中進行，且后續(xù)需要進行高溫煅燒，生產成本較高。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種低溫制備T12/ g_C3N4復合光催化劑的方法，在弱堿性、低溫環(huán)境下實現了 1102和g-c 3N4的復合，提高了復合材料的可見光催化產氫的活性，生產成本低。
[0004]本發(fā)明采取的技術方案如下:在低溫、非有機溶劑體系下制備Ti02/g-C3N4復合光催化劑，包括以下步驟:
(1)將g_C3N4粉體加入到雙氧水和氨水的混合溶液中，超聲處理30?60min，得到懸濁液A ；
(2)冰水浴下，將偏鈦酸、濃氨水和雙氧水混合，攪拌30?60min，得到黃綠色溶液B，將該黃綠色溶液B與步驟(I)得到的懸濁液A混合，攪拌2?4h，得到懸濁液C ；
(3)將步驟(2)得到的懸濁液C轉入不銹鋼反應釜中，水熱反應，得到產物D；
(4)將步驟(3)所得產物D過濾、洗滌、干燥，干燥后的固體在馬弗爐中低溫煅燒，得到成品。
[0005]本發(fā)明，步驟(I)中所用的g_C3N4由三聚氰胺或二氰二胺在馬弗爐中550 °C煅燒制得，煅燒升溫速率為10°c?20 °C/min。步驟(I)中，g_C3N4粉體、濃氨水和雙氧水的質量比為 1: (I ?5): (5 ?20)。
[0006]步驟(1)、(2)中，所用濃氨水是質量分數為28%的濃氨水，雙氧水的質量分數為30%。
[0007]步驟(2)的反應條件冰水浴溫度O?4°C。
[0008]步驟(2)中，偏鈦酸、濃氨水和雙氧水的質量比為1: (3?10): (10?80)，較適宜的質量比為1: (2?8): (10?50)。
[0009]步驟(2)中，綠色溶液B與步驟(I)得到的懸濁液A混合條件是:g_C3N4粉體按與生成的打02質量比為(I?10):1的量加入，每Imol偏鈦酸生成Imol T120
[0010]步驟(3)中，水熱反應的時間為6-24h，反應溫度為140?180°C。
[0011]步驟(4 )中，煅燒溫度為200?300 V，煅燒時間為I?3h。
[0012]本發(fā)明取得以下有益效果:使用價格低廉的無機偏鈦酸作為鈦源，反應溶劑為氨水-雙氧水混合體系，不使用有機溶劑，反應條件溫和，污染小，制備工藝簡單，成本低廉；通過水熱處理和低溫熱處理，形成具有較高比表面積、高分散的1102納米晶體，顆粒大小為10-50nm，高度分散于g_C3N4表面；制備的復合光催化劑使T1jP g_C3N4形成了適當的復合結構，增強了電子-空穴的分離效率，明顯提高1102和g-C 3N4在可見光下的光催化分解水制氫性能。
【附圖說明】
[0013]圖1為實施例1-5(S1_5)所制備的Ti02/g-C3N4復合光催化劑的X射線衍射圖譜。
[0014]圖2為實施例1所制備的Ti02/g-C3N4復合光催化劑的掃描電鏡圖。
[0015]圖3為實施例1-6 (S1-6)所制備的Ti02/g_C3N4復合光催化劑在可見光照射下的產氫效率圖。
【具體實施方式】
[0016]以下實施例用于說明本發(fā)明。
[0017]實施例1
(1)取5g三聚氰胺置于坩禍中，在馬弗爐中以10°C/min的升溫速率升至550°C煅燒4h，冷卻研磨后得到g_C3N4粉體；將Ig的g_C3N4基體加入到25 mL雙氧水和氨水(兩者體積比為24:1)的混合溶液中，超聲處理30min后得到懸濁液；
(2)冰水浴下，量取10mL，30wt%的H2O2和0.8 mL28wt%濃NH 3 H2O置于圓底燒瓶中；稱量0.245 gH2Ti03加入到上述圓底燒瓶中，攪拌30min，得到黃綠色溶液；將該溶液與步驟Cl)中得到的懸濁液混合，攪拌2h，得到懸濁液；
(3)將步驟(2)中得到的懸濁液轉入不銹鋼反應釜中，反應6h，反應溫度為160°C，得到產物；
(4)將所述產物過濾、洗滌、干燥；干燥后的固體在馬弗爐中250°C煅燒，得到成品T12/g_C3N4復合光催化劑成品。
[0018]對所得催化劑進行X射線衍射測試(見圖1)，可見該復合催化劑中含有銳鈦礦構型的1102和石墨相C 3N4。見圖2，本發(fā)明光催化劑T12/ g_C3N4的掃描電鏡照片，從照片可以看到，g_C3N4表面附著有顆粒分布均勻的T12;對所制備的復合光催化劑進行了可見光催化分解水實驗:將75 mL去離子水、20mL三乙醇胺和5mLH2PtCl6(5wt%)混合均勻后，加入0.1g本實施例制備的催化劑以300W氙燈為可見光源(以400 nm濾光片濾掉λ〈400 nm的光)，圖2表明，可見光照射下該復合光催化劑的平均產氫率為76μπι01 ^h-1;產率明顯高于基體 g-C3N4o
[0019]實施例2
(1)取5g二氰二胺置于坩禍中，在馬弗爐中以20°C/min的升溫速率升至550°C煅燒4h，冷卻研磨后得到g_C3N4基體，將Ig的g-C 3N4基體加入到25 mL雙氧水和氨水(兩者體積比為24:1)的混合溶液中，超聲處理30min后得到懸濁液；
(2)其它制備方法同實施例1。
[0020]對所得成品Ti02/g-C3N4復合光催化劑進行X射線衍射測試(見圖3)，可見該復合催