[发明专利]一种二维薄层CdS/g-C3N4复合光催化剂的制备方法及用途

说明书

本发明提供了一种二维薄层CdS/g‑C₃N₄复合光催化剂的制备方法及用途，制备步骤如下：1、将尿素置于马弗炉中高温煅烧，得到二维薄层g‑C₃N₄前驱体；2、将二维薄层g‑C₃N₄前驱体加入到硝酸溶液当中，水浴加热条件下搅拌处理，将所得固体样品洗涤至中性、真空干燥后，进行煅烧，待冷却至室温后，研磨，得到二维薄层g‑C₃N₄纳米片；3、将二维薄层g‑C₃N₄纳米片在含有Cd²⁺的溶液中超声处理，离心，将所得固体加入到含有S^2‑的溶液中继续超声，得到二维薄层CdS/g‑C₃N₄复合光催化剂。本发明通过简单便捷的煅烧、酸处理以及二次煅烧的手法制备出二维薄层g‑C₃N₄纳米片，并通过简单的连续离子层吸附反应法制备出高效的二维薄层CdS/g‑C₃N₄复合光催化剂。

技术领域

本发明属于环境保护材料的制备技术领域，特指一种二维薄层CdS/g-C₃N₄复合光催化剂的制备方法及用途。

背景技术

经济社会的快速发展，一方面给人民带来了物质生活的便利，另一方面也带来了严重的环境问题。其中水污染愈发严重，直接影响着人类及地球上所有生物的生存问题。世界各国的政府和科研工作者们对水体污染治理的探索从未停止过，并开发出多种较为有效的水体污染治理方法，诸如活性炭吸附法、生物膜法、活性污泥法等方法。然而传统的水污染治理方法仍具有成本高、效率低、易产生二次污染等共性问题，大大的制约了相关方法在污水处理领域的实际应用。因此，人们亟待开发一种高效、清洁、无二次污染的绿色污水处理新方法。

自1972年Fujishima等人报道了TiO₂在光照条件下产氢的研究后，便为人类提供了一条有效处理水污染的新方法。由于g-C₃N₄拥有合适的带隙宽度(2.7eV)、易于制得、化学稳定性较好等优点早已引起了光催化领域的科研工作者们浓厚的研究兴致。众多不同种类的g-C₃N₄催化剂中，二维薄层g-C₃N₄纳米片具有大比表面积、强吸附性能以及特殊的光电性质等优点，已经成为g-C₃N₄材料的主要研究对象，纯相的g-C₃N₄材料光生电子空穴对的复合效率较高等问题。选择合适的光敏材料构建异质结构光催化剂是提高部光生载流子分离效率的有效方法。

在已报道的可见光响应光催化剂中，晶体硫化镉(Cds)由于其合适的带隙能2.42eV和重要的光学性质，已成为光敏剂和光电化学电池中研究最广泛的纳米晶半导体之一。CdS因其独特的性能，被广泛应用于光电转换、发光二极管、种生物标记、等领域。与此同时，该物质在光催化领域仍有不俗的表现。

基于以上的分析与考虑，我们选择了尿素作为前驱物，以煅烧法制备出体相g-C₃N₄，再经酸处理及二次煅烧，得到二维薄层g-C₃N₄纳米片，以Cd、S离子溶液为原料，经连续离子层吸附反应法成功的制备出具有分布较为均匀的二维薄层CdS/g-C₃N₄复合光催化材料。

发明内容