[发明专利]一种可见光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种可见光催化材料及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。本发明提供的可见光催化材料，包括载体和负载在载体表面的活性组分；所述载体为导电陶瓷；所述活性组分为P‑C₃N₄、氧化石墨烯和钒酸铋；所述导电陶瓷的制备原料包括石墨烯、氧化铝和氧化锌。本发明提供的可见光催化材料中P‑C₃N₄和BiVO₄都可以受可见光激发生成光生电子和空穴，BiVO₄上具有还原性的电子会传递到P‑C₃N₄上，并与其具有氧化性的的空穴复合，RGO可以作为电子传递介质增强上述过程。本发明采用特定组成的活性成分和载体配合使用，提供的可见光催化材料具有优异的可见光催化的效率和回收效率。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种可见光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

光催化技术可以直接、有效地利用太阳能降解环境中的污染物，在解决环境污染和能源匮乏方面显示出巨大的应用潜力。但是由于太阳光中大约45％是可见光，紫外光的比例还不到5％，所以为了能更高效的利用太阳光，开发具有可见光催化活性的光催化剂对于光催化技术的发展和应用至关重要。

g-C₃N₄作为新型非金属光催化材料，易于制备，有着优异的物理和化学稳定性以及良好的光电性能，与传统的TiO₂光催化剂相比，g-C₃N₄吸收光谱范围更宽，仅在普通可见光下就能起到光催化作用。然而单一的g-C₃N₄光催化剂存在着对可见光的利用率低、光生电子对分离效率低和复合率高等问题，导致其光催化效率较低。

通过对g-C₃N₄光催化剂进行改进能够改善其催化性能。目前，对g-C₃N₄光催化剂进行改进的方法主要有形貌和结构调控、非金属掺杂、金属掺杂、贵金属沉积及与其他半导体材料复合等方法。然而现有的对g-C₃N₄光催化剂的改进方法仍然普遍存在光生电子和空穴复合率高以及光的利用率低等问题，进而导致光催化剂的光催化效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光催化材料及其制备方法和应用。本发明提供的可见光催化材料具有优异的可见光催化性能且回收率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种可见光催化材料，包括载体和负载在载体表面的活性组分；所述载体为导电陶瓷；所述活性组分为P-C₃N₄、氧化石墨烯和钒酸铋；所述导电陶瓷的制备原料包括石墨烯、氧化铝和氧化锌。

优选地，所述P-C₃N₄、氧化石墨烯和钒酸铋的质量比为1:(0.005～0.006):(2.5～3.5)。

优选地，所述石墨烯、氧化铝和氧化锌的质量比为1:(8～9):(1～2)。

优选地，所述导电陶瓷的制备方法包括将石墨烯、氧化铝和氧化锌混合，依次进行破碎、压片成型和烧结，得到导电陶瓷。

优选地，所述烧结的温度为1350～1360℃，时间为0.9～1.1h。

本发明提供了上述技术方案所述可见光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

将P-C₃N₄、氧化石墨烯和水混合，进行改性处理，得到P-C₃N₄/GO；