[发明专利]一种三氧化二铁氮化碳异质结光催化剂及其制备方法

说明书

一种三氧化二铁氮化碳异质结光催化剂及其制备方法，所述的氮化碳为片层状结构，三氧化二铁为球状颗粒结构，三氧化二铁附载在氮化碳片层上。本发明通过一步水热法合成氮化碳三氧化二铁异质结光催化剂，操作简单，成本低，耗能少。通过调节铁离子与镍离子总摩尔量，合成一系列g‑C₃N₄/Fe₂O₃光催化剂。最佳参数条件下，可见光降解有机污染物(亚甲基蓝)的降解率达到93.39％。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，尤其涉及一种三氧化二铁氮化碳异质结光催化剂及其制备方法。

背景技术

现如今，许多产业的发展伴随着有机污染物的不达标排放，导致水体污染，危害人们健康。例如：化工厂、染料厂、选矿厂等。半导体光催化技术具有绿色、高效、成本低廉等优点倍受科研人员青睐。其中石墨相氮化碳(g-C₃N₄)拥有稳定的物理化学性能、良好的中等电子能带(2.7eV)、无毒廉价等优点，是一种极具发展潜力的光催化材料。然而当前合成的氮化碳普遍存在可见光响应范围窄、光生电子空穴对易于复合等问题。因此，通过复合金属氧化物的方式构筑三氧化二铁氮化碳异质结，增加反应活性位点，可以有效提高光生载流子传输效率，促进光生电子-空穴对的分离，进而增强光催化活性。

目前，中国专利公开号CN 104888837 A采用焙烧研制出了三氧化二铁复合氮化碳光催化剂，对罗丹明B光催化降解效果显著，中国专利公开号CN105289692 A公布了焙烧法制备g-C₃N₄/Fe₂O₃复合材料，对高氯酸铵(AP)的热分解表现出良好的催化效果。但通过焙烧方法制备g-C₃N₄/Fe₂O₃过程相对复杂，成本高，耗能严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种三氧化二铁氮化碳异质结光催化剂及其制备方法，使氮化碳异质结光催化剂具有优异的可见光光催化性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种三氧化二铁氮化碳异质结光催化剂，所述的氮化碳为片层状结构，三氧化二铁为球状颗粒结构，三氧化二铁附载在氮化碳片层上。

一种三氧化二铁氮化碳异质结光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)称量十二胺质量为0.15-0.25g，将其溶解于18-22mL去离子水中，加入三口烧瓶中，开始搅拌；

2)称量正丁醇体积为13-17mL，加入三口烧瓶中；

3)配制六水合硝酸镍和四水氯化亚铁的混合物，六水合硝酸镍和四水氯化亚铁混合物中Fe⁺²+Ni⁺²＝15mmol，12mmol，9mmol，6mmol，3mmol；mol(Fe⁺²)/mol(Ni⁺²)＝2/1-1/3；待到十二胺完全溶解于正丁醇中，得到微乳状液体后，加入配制好的六水合硝酸镍和四水氯化亚铁混合物；

4)加入0.44-0.48g的g-C₃N₄固体粉末；

5)当固体完全溶解后，加入氨水调节pH值为2-4.5，将液体混合物置于50ml的反应釜中；

6)将反应釜置于烘箱中，水热晶化反应20-26h，将产物离心、洗涤、60-80℃烘干即得到氮化碳三氧化二铁异质结光催化剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：