[发明专利]一种银＆锶/二氧化钛-石墨烯氮化碳复合光催化材料的制备及其应用

说明书

本发明公开了一种银&锶/二氧化钛‑石墨烯氮化碳复合光催化材料的制备及其应用，涉及光催化材料技术领域，采用Ag/Sr纳米粒子掺杂以及TiO₂与g‑C₃N₄所形成的异质结结构对于拓宽催化剂Sr/Ag‑TiO₂@g‑C₃N₄光吸收范围，提高其光催化活性具有重要作用，应用RSM模型，对影响光催化效率的主要影响因素如催化剂的用量、光照时间、pH和RB‑42浓度进行优化，在优化的条件下，95％的RB‑42染料分子被光催化氧化降解，Sr/Ag‑TiO₂@g‑C₃N₄共掺杂光催化剂对印染大分子难降解有机污染物去除具有一定的应用前景。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，特别是指一种银&锶/二氧化钛-石墨烯氮化碳复合光催化材料的制备及其应用。

背景技术

每年都有大量合成有机染料用于纺织品，涂料，药品和许多其他行业。这些有害染料污染物的非常规处理和处置已扩大到水污染水平，这已成为全球环境问题。在具有超过3000种类型的不同类型的染料中，偶氮染料是构成最大和最多样化的合成有机染料组之一。这些染料分子的特征是存在一个或多个偶氮基团(-N＝N-)，它们可作为两个有机部分之间的桥梁，将芳环连接到另一个有机实体上。这些偶氮染料可以通过不同的过程转化为不同的有毒芳香胺化合物，例如水解，氧化和其他化学反应，这是生态系统污染的最大来源之一。

高级氧化工艺(AOPs)被认为是最具吸引力的解决方案之一，因为它们对各种有机化合物具有快速和非选择性降解能力，并具有稳定性，无毒性，低成本和高性能的优点，其中，TiO₂最为人们所熟知。然而，TiO₂其高带隙(～3.2eV)和高电子空穴复合率限制了其在实际应用中的应用。

申请人在研究TiO₂的光催化性质发现，目前TiO₂掺杂多是单一元素的掺杂，且用于掺杂的掺杂剂种类较少，不利于抑制光生电子和空穴的复合，从而限制了TiO₂光催化活性的提升。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种银&锶/二氧化钛-石墨烯氮化碳复合光催化材料的制备及其应用，以解决现有技术中全部或者部分不足。

基于上述目的本发明提供的一种银&锶/二氧化钛-石墨烯氮化碳复合光催化材料的制备方法，包括如下步骤，

1)g-C₃N₄(石墨氮化碳)的制备：将三聚氰胺在580～700℃煅烧1.5～3h，自然冷却至室温，得g-C₃N₄；

2)共掺杂TiO₂纳米粒子的制备：将TTIP(异丙醇钛)和异丙醇加入到酸性蒸馏水中，然后向蒸馏水中加入AgNO₃和Sr(NO₃)₂水溶液，然后依次加入调节剂，表面活性剂，搅拌反应25～45min，将所得溶胶超声处理80～100min，将得到的凝胶进行干燥，然后在350～500℃下煅烧4.5～6h，得Ag/Sr共掺杂TiO₂纳米粒子；

3)复合光催化材料的制备：将g-C₃N₄分散在乙醇中，然后加入制备的Ag/Sr共掺杂TiO₂纳米粒子，高压釜中反应10～15h，洗涤沉淀物，将沉淀物干燥，得共掺杂光催化剂，其中，g-C₃N₄和Ag/Sr共掺杂TiO₂纳米粒子的质量比为3～7:1。

可选的，所述煅烧的升温速率为1.5～3℃/min。

可选的，所述酸性蒸馏水的pH为1.3～1.8。