[发明专利]一种可回收有弹性的整体式光催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种可回收有弹性的整体式光催化剂及其制备方法，包括以下步骤：步骤一：将具有三维网状交联结构的、亲水性的孔状物质放入到粉状光催化剂溶液中，通过浸泡挤压的方法将光催化剂分散液浸入到所述孔状物质上；步骤二：将浸泡过的所述孔状物质急速冷却至完全冻透，然后通过冷冻干燥的方法去除水分，最终得到本发明产物。本发明整体式光催化剂活性高，质量轻，机械性能好，形状可调控，稳定性好，可以重复使用。由于采用三维交联网状结构材料作为载体，不仅有利于粉状光催化剂更好的分散，而且更加充分的利用了光能。这些优点都有利于光生电子和空穴的分离，从而大大提高了光催化效率。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种可回收有弹性的整体式光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展，能源资源逐渐减少乃至枯竭，环境污染日益严重。能源短缺和环境恶化是21世纪人类面临和亟待解决的重大问题。因此，开发利用可再生新能源和控制治理环境污染对发展国民经济、实现可持续发展战略具有重大的意义。半导体材料已经应用在降解有机污染物，将有机染料氧化成无毒无污染的CO2和H2O，降解重金属镉离子，光解水产氢，产氧等领域。但传统的半导体材料如TiO2，只对紫外光有响应(紫外光占据太阳光能量不足5％)，严重地制约了光催化技术的实际推广与应用。因此，开发新型高效光催化剂和拓宽光催化剂的光响应范围，成为当前光催化领域的研究热点。石墨相的氮化碳(g-C3N4)，是一种有机半导体材料，禁带宽度约2.7eV，具有合适的导带价带位置，在光催化领域有着诱人的应用前景，并且其具有良好的化学稳定性、热稳定性以及生物兼容性。然而，目前对g-C3N4研究基本上都是以粉体为主，粉状的g-C3N4比表面积低、高的光生电子和空穴的复合率严重抑制了g-C3N4的光催化活性，同时粉状g-C3N4一般需真空抽滤，干燥等复杂过程回收利用，回收相当困难，限制了其在光催化领域的实际应用。为了解决这些问题，近年来，一些研究者开发了整体式的光催化剂，比如Zhang等采用电化学沉积法制备出表面积为4m2黑色铋膜(J.Mater.Chem.A,2014,2,11065),但是这种方法制得的薄膜光催化剂面积受限，易脆，对光的利用率低。研究者选用石墨烯气凝胶及其衍生物氧化石墨烯作为载体，合成的整体光催化材料有好的循环稳定性和优异的光催化活性，但是合成过程使用了强酸、强氧化性的药品，且合成成本高、产物机械性能低。

(Appl.Catal.B,2017,200,666–672；Appl.Catal.B,2017,219,241–248；J.Am.Chem.Soc.2014,136,5852-5855；J.Mater.Chem.A,2016,4,7823；),Dong等采用新颖原位煅烧法将g-C3N4固定在3D交联网状结构的Al2O3泡沫陶瓷上(Environ.Sci.Technol.2014,48,10345-10353)，Liang等采用一步热聚合法合成了3D孔状的g-C3N4块体(Adv.Mater.2015,27,4634–4639)，Masson等采用溶胶凝胶法将纳米TiO2负载到三维交联的SiC上面，尽管获得的整体式光催化剂有一个高效且稳定的光催化活性，但是仍然存在高温煅烧、机械性能低、光催化剂负载不均匀等问题。