[发明专利]InVO4/g‑C3N4复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于半导体材料领域，特别涉及InVO₄/g-C₃N₄复合材料的制备方法。

背景技术

类石墨状氮化碳(g-C₃N₄)因其良好的化学稳定性、合适的能带位置以及经济环保等特性，在太阳能利用、环境保护等领域展现出良好的应用前景，已引起广泛关注。但纯相g-C₃N₄能隙约为2.7eV，只能利用460nm以下的太阳光，且聚合产物为密实块体颗粒，存在比表面积低、光生载流子分离能力较弱、光催化活性差等问题，限制了该材料的广泛应用。目前，已有研究采用元素掺杂、多孔和纳米结构构造、半导体异质复合等方法改善g-C₃N₄基复合材料的结构形貌特性，从而提高其光催化性能。其中，利用半导体异质复合是一种切实可行地设计高量子效率g-C₃N₄基复合光催化材料的重要方法。InVO₄是一种重要的窄带隙半导体，禁带宽度约为2.0eV，可以有效利用太阳光，但是纳米InVO₄晶粒的量子效率仍然较低，同样阻碍了它的实际应用。g-C₃N₄和InVO₄的能带位置较为匹配，可以通过构造InVO₄/g-C₃N₄复合异质结构，促进光生电子-空穴对分离，提高复合材料量子效率。目前，相关研究仍未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种InVO₄/g-C₃N₄复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种InVO₄/g-C₃N₄复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤A：在搅拌条件下，将H₂SO₄水溶液逐滴加入三聚氰胺水溶液中形成白色悬浮液；80℃下搅拌2h后获得沉淀；将沉淀过滤，并用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤三次，在60℃干燥处理24h后获得三聚氰胺硫酸盐；将三聚氰胺硫酸盐放入刚玉舟中，随后放置在管式炉中进行烧结；冷却至室温后，将获得的黄色聚合产物研磨至粉状颗粒，获得g-C₃N₄颗粒；

其中，H₂SO₄水溶液的摩尔浓度为0.02mol/L～2mol/L，三聚氰胺水溶液的摩尔浓度为0.02mol/L～2mol/L，控制反应物的量使H₂SO₄与三聚氰胺的摩尔比为5∶1～1∶2；管式炉中烧结的保护气氛为惰性气体；烧结机制为先快速升温至380℃，然后缓慢升温至450℃～550℃，并保温2h-6h，其中快速升温段升温速率为10℃/min，缓慢升温段升温速率为2℃/min；

步骤B：将g-C₃N₄颗粒分散到无水乙醇中得到分散体系，超声处理15min后，在50r/min的转速下向分散体系中逐滴加入三氯化铟(InCl₃)水溶液，继续搅拌18h后，得到混合溶液；将偏钒酸铵(NH₄VO₃)水溶液逐滴加入该混合溶液中形成黄色澄清溶液；采用氨水调节溶液体系pH值至4，搅拌4h后获得沉淀；将沉淀过滤、洗涤3次，加入表面活性剂并转移至水热反应釜进行水热反应；水热反应后所得沉淀过滤，并用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤三次，60℃干燥处理12h后，从而获得InVO₄/g-C₃N₄复合材料；