[发明专利]一种g-C3N4纳米片/CdS复合可见光催化剂有效
| 申请号： | 201410082715.6 | 申请日： | 2014-03-10 |
| 公开（公告）号： | CN103785434A | 公开（公告）日： | 2014-05-14 |
| 发明（设计）人： | 刘平;卢美良;戴文新;付贤智;裴增夏;翁孙贤 | 申请（专利权）人： | 福州大学 |
| 主分类号： | B01J27/24 | 分类号： | B01J27/24;C02F1/30;C02F101/38 |
| 代理公司： | 福州元创专利商标代理有限公司 35100 | 代理人： | 蔡学俊 |
| 地址： | 350002 福*** | 国省代码： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 sub 纳米 cds 复合 可见 光催化剂 | ||
技术领域
本发明属于属于材料制备及可见光光催化的技术领域，具体涉及一种二维超薄g-C3N4纳米片/CdS复合可见光催化剂的制备及其在可见光下催化降解水中有机污染物的应用。
背景技术
当今能源与环境问题日益严重，引起了全球范围内的广泛重视。光催化技术则是解决能源与环境这两个问题的一种潜在理想途径。而目前制约光催化剂在实际生产中应用的原因主要是太阳能利用率低、光催化剂稳定性不够从而无法循环使用等。因此，为了能更好的利用太阳能，制备出高效、稳定的可见光催化剂对解决目前的能源和环境问题具有深远意义。
自从发现了石墨烯之后，二维材料因其具有独特的电学和光学性能等优点引起了极大的关注。g-C3N4是带隙为2.7eV可见光催化剂，是最稳定的一种碳氮化合物，也是一种具有层状二维结构的材料，g-C3N4及其半导体复合光催化剂在可见光下水裂解和环境净化方面也有潜在应用前景。块体的g-C3N4存在光生载流子很容易复合的缺陷，光生电子-空穴的分离效率低，量子效率低，不能很好的利用太阳光。而通过将块体的g-C3N4剥离成二维超薄g-C3N4纳米片之后，不仅增大了它的比表面积，提供更多的活性位点，且提高了光生载流子的分离效率。CdS是禁带宽度为2.4eV的半导体，具有较好的可见光吸收性能。但CdS在光照下容易被光生空穴氧化而发生光腐蚀现象。光腐蚀现象使得CdS催化剂的稳定性变差，光催化活性降低。为了提高CdS的光稳定性和光催化活性，制备出其复合光催化剂成为研究重点。由于g-C3N4与CdS两者之间有着很匹配的能带结构，g-C3N4可以有效的导走CdS上产生的光生空穴从而抑制光腐蚀效应。基于以上分析，结合二维超薄g-C3N4与CdS各自的优点，制备出二维超薄g-C3N4/CdS复合物，可有利于光生载流子的分离效率，同时有效地提高催化剂的稳定性和光催化活性。
CN10319766A公开了一种CdS/g-C3N4复合可见光催化剂、制备方法及应用。此催化剂是通过化学沉淀法制备，应用于可见光下亚甲基蓝和甲基紫溶液的降解，有较好的降解效果。但是，该专利制备的是块体g-C3N4，不具备二维超薄g-C3N4所具有的特殊性质，也难以实现二维超薄g-C3N4与CdS那样的紧密接触，因此光催化效率低。而我们利用超声剥离法将块体g-C3N4剥离成二维超薄g-C3N4，并通过溶剂热法在它表面原位生长CdS纳米粒子来获得两者紧密接触的二维超薄g-C3N4/CdS可见光催化剂，两者间光生载流子传递阻抗小，分离效率高。实验证明，二维超薄g-C3N4/CdS复合光催化剂在降解甲基橙这类污染物明显优于块体g-C3N4/CdS复合光催化剂的光催化效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服块体g-C3N4光生载流子分离效率低的不足、抑制CdS光腐蚀、具有高效可见光活性的二维超薄g-C3N4纳米片/CdS复合光催化剂的制备方法，及其在可见光下催化降解水中有机污染物的应用。本发明制备出的二维超薄g-C3N4纳米片/CdS与一般的块体g-C3N4/CdS相比，二维超薄g-C3N4纳米片/CdS复合光催化剂两物质间具有更紧密的接触，且比表面积更大，从而光生电子-空穴能更好地分离，光催化效率更高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
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