[发明专利]一种高活性的g-C3

说明书

本发明公开了甲醛处理Fe离子掺杂g‑C₃N₄光催化材料及其制备方法和应用。将一定质量的铁盐溶解在去离子水中，然后将三聚氰胺加入该溶液中，搅拌、超声至粉末混合均匀；将所得沉淀物置于烘箱烘干，烘干后放入去离子水中，水浴搅拌至溶液澄清，滴入一定摩尔比的甲醛溶液，水浴搅拌一定时间后，放入烘箱中烘干，得前驱体，在氮气环境下将前驱体进行高温煅烧，得甲醛处理的Fe‑g‑C₃N₄。利用本发明的方法制备的甲醛处理的Fe离子掺杂g‑C₃N₄光催化材料，改善了g‑C₃N₄在可见光下对自然光响应低的缺陷，降低了电子空穴对复合率，提高了光降解速率，进而可以有效的提高光催化活性，该方法成本低、方法简单、操作简洁。利用其在自然光下，通过光照可降解有机污染物。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种高活性的g-C₃N₄光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着人类社会的发展，化石燃料的燃烧引发了一系列严重的环境问题，太阳能的获取和转化为可用能源已经成为人类社会的关键问题。近年来，光催化降解有机污染物以其无污染、反应条件温和等优点受到越来越多的关注。然而，由于光催化材料自身带宽的影响，带隙宽度越大，光响应范围越小，光催化利用率越低。光催化技术被广泛认为是解决环境问题的有效方法。石墨化碳氮化(g-C₃N₄)光催化剂是一种价格低廉、资源丰富、稳定性好的光催化材料，被认为是具有净化污染和节能前景的光催化材料。然而，通过加热富氮前驱体得到g-C₃N₄由于比表面积小、电荷重组快，效率较低，限制了其工业应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的提供一种甲醛处理的Fe离子掺杂g-C₃N₄光催化材料及其制备方法，该方法易操作、简单、方便、成本低、条件温和、有利于大规模生产。

本发明采用的技术方案为：一种高活性g-C₃N₄光催化材料，制备方法包括如下步骤：

1)将铁盐加入溶剂中，随后加入三聚氰胺，在磁力搅拌器下搅拌均匀，超声，烘干；

2)将步骤1)得到的物质放入溶剂中，水浴并搅拌，逐滴加入甲醛溶液，将所得混合液放入烘箱中，烘干得前驱体；

3)将前驱体研磨，在氮气环境下高温煅烧，得目标产物高活性g-C₃N₄。

优选地，上述的一种高活性g-C₃N₄光催化材料，步骤1)中，所述铁盐为氯化高铁或者九水硝酸铁。

优选地，上述的一种高活性g-C₃N₄光催化材料，步骤1)中，按摩尔比，铁盐：三聚氰胺＝0.001-0.005：1。

优选地，上述的一种高活性g-C₃N₄光催化材料，步骤2)中，烘干温度为50-100℃。

优选地，上述的一种高活性g-C₃N₄光催化材料，按摩尔比，甲醛：三聚氰胺＝0.001-0.005：1。

优选地，上述的一种高活性g-C₃N₄光催化材料，步骤3)中，高温煅烧温度为550℃，时间为4h。

优选地，上述的一种高活性g-C₃N₄光催化材料，高温煅烧的升温速率为2.5℃/min。