[发明专利]一种复合纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氮化碳‑钨酸铋复合纳米材料的可控合成，本发明方法首先在采取一步水热合成的方法将氮化碳复合进钨酸铋材料中，随后通过高能球磨的方法进一步将钨酸铋与氮化碳‑钨酸铋复合材料进行复合，本发明复合纳米材料为片状结构，由厚度18～24 nm的超薄纳米片相互交错形成，材料比表面积为240～280 m²/g，孔容为0.24～0.30cm³/g，其性能十分优异；另外，本发明具有工艺简单、成本低廉、周期短、环境友好等优点，可以适用于工业化大规模生产，将本发明材料应用于光催化反应，具有十分优异的光催化活性。

技术领域

本发明属于纳米材料应用技术领域，具体涉及一种复合纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

对纳米材料的研究是当今科学研究中一个前沿领域，也是全世界许多科学工作者研究的热点。纳米材料的神奇之处和还不为人们所识的方面更是引起了人们的广泛关注；对纳米材料进行制备的研究和应用更是目前的热点和难点，也是发展高科技的重点。

氮化碳是一种新型的碳材料，近年来，含氮碳材料，由于其优异的电催化活性，光催化活性，低廉的成本，对环境友好以及持续而高效的特点，被普遍认为是一种颇具潜力的新材料(文献Science, 2009, 323, 760-764; Journal of the American ChemicalSociety,2011，133,20116-20119)。其中，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种典型的富含氮元素的非金属碳材料，具有类石墨结构，是碳氮化合物中最稳定的同素异形体。g-C₃N₄己经被证明能够对氧还原反应等表现出优异的催化活性(文献Energy Environmental

Science,2012,5,6717-6731)，原因主要在于其具有丰富的吡啶氮活性组分。然而，由于g-C₃N₄受到较差电导能力和低比表面积的影响，其作为阴极催化剂的应用会不可避免的受到制约。

有关氮化碳的复合材料的研究也较多，有文献(Appl.Mater.Inter.，

2014,6,1011；J.Mater.Chem.,2012,22,2721)报道了通过超声化学的方法制备了氧化石墨修饰的氮化碳复合材料，修饰后，氮化碳的光学吸收和光生电子的传输效率得到了加强。因此，其光催化罗丹明B和2,4-二氯苯酚降解的活性与修饰前相比显著提高。然而，超声化学法费时较多(10小时以上)；另外，由于氮化碳在水中的分散性较差，导致该方法不适合于大规模应用。

目前，一些具有可见光效应的新型钨酸盐光催化材料陆续被研究者们发现。钨酸盐等半导体材料，因其特有的结构和物理化学性质，使其具有良好的应用前景，如应用于磁性器件、闪烁材料、缓蚀剂和催化剂等，成为近几年的研究热点。自从钨酸铋（Bi2W06)的可见光催化活性AkihikoKudo和StatoshiHijii等于1999年发现报道后，一种新型的具有可见光效应且可见光催化活性较好的窄带隙光催化材料Bi2W06(禁带宽度仅为2.8eV左右)，引起了研究者们广泛的关注，如Tang等的研究发现了Bi2W06具有可

见光响应光催化活性并且在可见光下可以使氯仿和乙醛等有害物质矿化，将其降解为C02。

然而，现阶段关于氮化碳和钨酸铋作为复合材料的研究报道还较少，而发展两者作为光催化剂的研究也鲜有报道，本研究发现，氮化碳的复合作用可以有效拓宽Bi2W06纳米粒子的光响应范围，提高光能的利用率，促进光生电子和空穴的分离效率，增强复合材料的光催化活性，为Bi2W06光催化剂的应用发展开辟了一条新的道路。

发明内容