[发明专利]一种三元高效复合可见光光催化材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种三元高效复合可见光光催化剂及其制备方法和应用，其特征在于通过煅烧法制备N‑K2Ti4O9和g‑C3N4，通过静电吸引制备N‑K2Ti4O9/g‑C3N4二元复合材料，进而利用溶剂热法自组装合成N‑K2Ti4O9/g‑C3N4/UiO‑66三元高效复合可见光光催化剂。本发明利用N‑K2Ti4O9的可见光响应好、g‑C3N4传导电子空穴能力强、UiO‑66具有MOF材料吸附量大的特点，综合三者优点合成的三元复合光催化剂在复合促进的光生电荷分离作用下，具有显著增强的可见光下光催化降解有机染料活性，在光催化领域具有广阔的应用前景。

主权项

一种三元高效复合可见光光催化剂，其特征在于：所述三元高效复合可见光光催化剂由N‑K2Ti4O9、g‑C3N4和UiO‑66复合构成，记为N‑K2Ti4O9/g‑C3N4/UiO‑66；所述三元高效复合可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将K2CO3与TiO2按摩尔比1:9～4:9混合并研磨均匀，然后在400～1000℃煅烧4～10h，最后自然冷却至室温，获得K2Ti4O9；将K2Ti4O9和尿素按质量比1:5～3:5混合后，在300～500℃煅烧3～6h，然后自然冷却至室温，获得N‑K2Ti4O9；将N‑K2Ti4O9加入到草酸钠水溶液中，搅拌、超声，然后过滤、洗涤、干燥、研磨，获得预处理N‑K2Ti4O9；(2)将三聚氰胺在400～600℃煅烧3～8h，然后冷却至室温、研磨，获得g‑C3N4；将所述g‑C3N4加入到硝酸溶液中，并在135℃下保温6h，将所得样品洗涤至中性、干燥，获得预处理g‑C3N4；(3)将步骤(1)所获得的预处理N‑K2Ti4O9和步骤(2)所获得的预处理g‑C3N4按质量比为1:2～7:2混合于乙醇中，然后搅拌20～40h，过滤，洗涤，干燥，获得N‑K2Ti4O9/g‑C3N4二元复合材料；(4)将步骤(3)所获得的N‑K2Ti4O9/g‑C3N4二元复合材料与ZrCl4按质量比1:2～7:2加入到N,N‑二甲基甲酰胺中，然后加入对苯二甲酸和苯甲酸，超声30min后将其转移至聚四氟乙烯反应釜中在100～150℃反应18～32h，所得产物经过滤、洗涤、干燥，即获得N‑K2Ti4O9/g‑C3N4/UiO‑66三元高效复合可见光光催化剂；其中对苯二甲酸、ZrCl4和苯甲酸的质量比为0.64:1:10。