可見光型復(fù)合光催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了可見光型復(fù)合光催化劑，所述光催化劑由SrCO3和g?C3N4復(fù)合而成，呈淡黃色粉末狀，所述光催化劑中SrCO3和g?C3N4的質(zhì)量比為1:0.2?1:4。本發(fā)明復(fù)合光催化劑，通過適當(dāng)?shù)姆绞较騡?C3N4中引入SrCO3，g?C3N4與SrCO3形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)有利于光生載流子的分離，減少光生電子復(fù)合幾率，大幅拓展催化劑對可見光的吸收范圍，有助于擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。
【專利說明】
可見光型復(fù)合光催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光催化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對可見光吸收率較高的復(fù)合光催化劑及其制備方法，特別涉及一種基于g-C3N4復(fù)合光催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們生活水平得到提高的同時(shí)，環(huán)境污染和能源短缺的問題卻日益嚴(yán)峻，尋求快速有效的解決辦法迫在眉睫。與傳統(tǒng)的化學(xué)氧化法和高溫焚燒法相比，半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其能利用廉價(jià)的太陽能，常溫常壓就能徹底降解空氣和水中的污染物，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，而成為一種理想的環(huán)境治理技術(shù)。
[0003]半導(dǎo)體材料g_C3N4的禁帶寬度為Eg= 2.7eV，在可見光區(qū)有吸收，并具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，因此其作為新型非金屬光催化材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于降解有機(jī)染料、光解水制氫等各類催化反應(yīng)中。g_C3N4作為一種可見光催化劑，雖然具有良好的應(yīng)用前景，但是由于其比表面積小，光生電子易復(fù)合，大大降低其可見光光催化活性，限制其實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了可見光型復(fù)合光催化劑、制備該催化劑的方法及基于該催化劑的催化體系。
[0005]可見光型復(fù)合光催化劑，由SrCO3和g_C3N4復(fù)合而成，呈淡黃色粉末狀。
[0006]進(jìn)一步，所述光催化劑中SrCO3和g-C3N4的質(zhì)量比為1: 0.2_1:4。
[0007]制備所述可見光型復(fù)合光催化劑的方法，包括以下步驟:
[0008]a、取適量的碳酸鍶、三聚氰胺和水并混合均勻；b、將步驟a的混合液于50 V-90 V環(huán)境烘干3_8h;c、350°C_700°C煅燒步驟b所得樣品1.5h-7h;d、降溫研磨步驟c煅燒所得樣品O
[0009]進(jìn)一步，步驟a中碳酸鍶和三聚氰胺的質(zhì)量比例范圍為6:1-1:6。
[0010]進(jìn)一步，步驟b將樣品置于80°C的烘箱內(nèi)烘干2h。
[0011]進(jìn)一步，步驟C煅燒時(shí)升溫速度為10°C/min，煅燒后降溫方式為隨爐冷卻。
[0012]進(jìn)一步，步驟c煅燒溫度為520_550°C，煅燒時(shí)間為3_5h。
[0013]基于所述光催化劑的光催化體系，其中光催化劑濃度為0.3-0.55g/L，體系溫度為15-25 0C，指示劑為濃度為20mg/L的亞甲基藍(lán)。
[0014]進(jìn)一步，光源為LED光源。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
[00? 6] 本發(fā)明復(fù)合光催化劑，通過適當(dāng)?shù)姆绞较騡_C3N4中引入Sr⑶3，g_C3N4與SrC03形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)有利于光生載流子的分離，減少光生電子復(fù)合幾率，大幅拓展催化劑對可見光的吸收范圍，有助于其應(yīng)用范圍。本發(fā)明的光催化體系通過選擇適合的催化劑、催化劑濃度和光源，可以有效提高體系的光催化效率。
【附圖說明】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0018]圖1為實(shí)施例1、2、3、4所得樣品的光催化降解性能圖；
[0019]圖2為實(shí)施例1、2、3、4所得樣品的熒光光譜圖。
[0020]圖3為實(shí)施例1、2、3、4所得樣品的紫外可見漫反射光譜圖；
[0021 ]圖4為實(shí)施例1、2、3、4所得樣品的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0023]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0024]下述實(shí)施例中所使用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0025]本發(fā)明下述實(shí)施例中所使用的原材料均為市售分析純，目標(biāo)降解物為市售分析純的亞甲基藍(lán)(MB)，去離子水為自制。
[0026]實(shí)施例1:
[0027]稱取質(zhì)量比例為1:4的碳酸鍶和三聚氰胺于坩禍中，加入適量去離子水，超聲分散20min，使之混合均勻，將超聲后的樣品置于烘箱內(nèi)在80°C下烘干2h，將烘干后的樣品置于馬弗爐內(nèi)，在520°C下煅燒，煅燒時(shí)間為5h，煅燒結(jié)束后，樣品隨爐冷卻至90°C后從馬弗爐中，用研缽研磨，得到SrC03/g-C3N4復(fù)合光催化劑，將該樣品標(biāo)記為實(shí)施例1。本實(shí)施例所得樣品呈淡黃色粉末狀。SrCO3與g-C3N4質(zhì)量比為1:2。
[0028]實(shí)施例2:
[0029]稱取質(zhì)量比例為1:4的碳酸鍶和三聚氰胺于坩禍中，加入適量去離子水，超聲分散20min，使之混合均勻，將超聲后的樣品置于烘箱內(nèi)在80°C下烘干2h，將烘干后的樣品置于馬弗爐內(nèi)，在550°C下煅燒，煅燒時(shí)間為5h，煅燒結(jié)束后，樣品隨爐冷卻至90°C后從馬弗爐中，用研缽研磨，得到SrC03/g-C3N4復(fù)合光催化劑，將該樣品標(biāo)記為實(shí)施例2。
[0030]實(shí)施例3:
[0031]稱取質(zhì)量比例為1:4的碳酸鍶和三聚氰胺于坩禍中，加入適量去離子水，超聲分散20min，使之混合均勻，將超聲后的樣品置于烘箱內(nèi)在80°C下烘干2h，將烘干后的樣品置于馬弗爐內(nèi)，在550°C下煅燒，煅燒時(shí)間為3h，煅燒結(jié)束后，樣品隨爐冷卻至90°C后從馬弗爐中，用研缽研磨，得到SrC03/g-C3N4復(fù)合光催化劑，將該樣品標(biāo)記為實(shí)施例3。
[0032]實(shí)施例4:
[0033]稱取一定量的三聚氰胺于坩禍中，置于馬弗爐內(nèi)，在520°C下煅燒5h，煅燒結(jié)束后，樣品隨爐冷卻至90°C后從馬弗爐中，用研缽研磨，得到g_C3N4光催化材料，標(biāo)記為g_C3N4。
[0034]性能檢測:
[0035]1、檢測實(shí)施例1、2、3、4所得樣品的光催化降解性能，首先分別取0.02g實(shí)施例1、2、3、4制得的樣品置于10ml燒杯中，然后加入20mg/L亞甲基藍(lán)溶液50ml，放入光化學(xué)反應(yīng)器并置于暗處Ih左右，待其達(dá)到吸附平衡后開啟12W LED節(jié)能燈，在可見光下考察其對亞甲基藍(lán)的去除效果。每間隔Ih取一次樣，檢測樣品中亞甲基藍(lán)降解率。
[0036]結(jié)果如圖1所示:從圖中可以看出，在可見光照射6h后，實(shí)施例1、2、3所得樣品對亞甲基藍(lán)的降解率分別為84.83%,87.87%,91.8%, g_C3N4對亞甲基藍(lán)的降解率為58.99%,這說明SrC03/g-C3N4復(fù)合光催化劑的可見光吸收率高，較于單純的g_C3N4而言，光催化活性顯者提尚。
[0037]2、檢測實(shí)施例1、2、3、4所得樣品的熒光效率與熒光的強(qiáng)度，結(jié)果如圖2所示:實(shí)施例1、2、3所得樣品的熒光強(qiáng)度明顯低于g_C3N4，表明復(fù)合后，g_C3N4與SrCO3的結(jié)合能促進(jìn)電子的有效迀移，降低其電子-空穴的復(fù)合率，從而增強(qiáng)可見光催化活性。而質(zhì)量比、煅燒溫度和煅燒時(shí)間的改變對SrC03/g-C3N4復(fù)合光催化劑的電子-空穴復(fù)合率也有一定的影響。
[0038]3、檢測實(shí)施例1、2、3、4所得樣品對可見光譜的吸收率，結(jié)果如圖3所示，從圖中可以看出:較于g_C3N4來說，實(shí)施例1、2、3所得樣品不論是在紫外光區(qū)還是可見光區(qū)都有更為廣泛的光吸收，且出現(xiàn)了明顯的紅移現(xiàn)象。
[0039]4、分析實(shí)施例1、2、3、4所得樣品的物相成份，結(jié)果如圖4所示，從圖中可以看出:實(shí)施例I所得樣品圖譜在2Θ = 25.16° ,36.26。和44.08。處顯示出正交晶系SMO3 (JCPDS05-0418)的特征衍射峰，實(shí)施例2、3所得樣品圖譜在2Θ = 25.16°有較為明顯的SrCO3 (JCPDS05-0418)的特征衍射峰，實(shí)施例4的g-C3N4樣品在2Θ = 27.5°有特征峰。在XRD圖譜中，并沒有其他新晶相被發(fā)現(xiàn)，這就說明SrC03/g_C3N4復(fù)合光催化劑只是SrC03和g_C3N4兩種物質(zhì)的復(fù)合。
[0040]結(jié)合上述性能檢測可以看出，本發(fā)明還提供了一種光催化劑濃度為0.3-0.55g/L，體系溫度為15-25°C，指示劑為濃度為20mg/L的亞甲基藍(lán)，光源為LED光源的光催化體系。
[0041]結(jié)合上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明復(fù)合光催化劑，通過適當(dāng)?shù)姆绞较騡-C3N4中引入SrC03，g_C3N4與Sr⑶3形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)有利于光生載流子的分離，減少光生電子復(fù)合幾率，大幅拓展催化劑對可見光的吸收范圍，有助于其應(yīng)用范圍。本實(shí)施例的光催化體系通過選擇適合的催化劑、催化劑濃度和光源，可以有效提高體系的光催化效率。
[0042]需要進(jìn)一步說明的是，光催化劑中SrCO3和g-C3N4的質(zhì)量比為1:0.2_1:4，制備時(shí)復(fù)合光催化劑仍然具有良好的可見光催化性能。
[0043]最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.可見光型復(fù)合光催化劑，其特征在于:該可見光催化劑由SrCO3和g-C3N4復(fù)合而成，呈淡黃色粉末狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可見光型復(fù)合光催化劑，其特征在于:所述光催化劑中SrCO3和g-C3N4的質(zhì)量比為1:0.2-1:4。3.制備權(quán)利要求1或2所述可見光型復(fù)合光催化劑的方法，其特征在于，包括以下步驟:a、取適量的碳酸鍶、三聚氰胺和水并混合均勻;b、將步驟a的混合液于50°C-9(TC環(huán)境烘干3-8h; c、350 °C -700 °C煅燒步驟b所得樣品1.5h_7h ； d、降溫研磨步驟c煅燒所得樣品。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備可見光型復(fù)合光催化劑的方法，其特征在于:步驟a中碳酸鍶和三聚氰胺的質(zhì)量比例范圍為6:1-1:6。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備可見光型復(fù)合光催化劑的方法，其特征在于:步驟b將樣品置于80 0C的烘箱內(nèi)烘干2h。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備可見光型復(fù)合光催化劑的方法，其特征在于:步驟c煅燒時(shí)升溫速度為10°C/min，煅燒后降溫方式為隨爐冷卻。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述制備可見光型復(fù)合光催化劑的方法，其特征在于:步驟c煅燒溫度為520-550 °C，煅燒時(shí)間為3-5h。8.基于權(quán)利要求1或2所述光催化劑的光催化體系，其特征在于:其中光催化劑濃度為0.3-0.55g/L，體系溫度為15-25°C，指示劑為濃度為20mg/L的亞甲基藍(lán)。9.基于權(quán)利要求8所述光催化劑的光催化體系，其特征在于:光源為LED光源。
【文檔編號】C02F1/30GK105833890SQ201610194553
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】傅敏, 王亞茜, 盧鵬
【申請人】重慶工商大學(xué)