
技术摘要:
本申请公开了一种Ag2CO3/g‑C3N4纳米复合材料及其制备方法与应用,涉及光催化技术领域,该制备方法包括以下步骤:(1)将薄层g‑C3N4在去离子水中进行超声分散,得到g‑C3N4分散液;(2)在搅拌的条件下,将AgNO3溶液滴入步骤(1)得到的g‑C3N4分散液中,继续搅拌;(3)在搅 全部
背景技术:
随着人类社会飞速发展,化石燃料资源消耗严重,造成的资源短缺以及环境污染 不可估量,因而如何利用可再生资源治理环境问题已成为全世界迫在眉睫的任务,同时也 引起越来越多研究者们的关注,纳米半导体光催化技术应运而生。类石墨相g-C3N4是自然界 尚未发现的新共价化合物,具有优异的物理化学性质,如:能够吸收可见光,化学稳定性和 热稳定性强,无毒、来源丰富、制备成型工艺简单等特点,成为目前光催化领域研究的新宠。 但纯g-C3N4的能带约2.7eV,其导带能级位于-1.3eV,光生电子可以将催化剂表面吸附的氧 气氧化为超氧离子自由基(O ·-2 ),而价带能级位于1.4eV,产生的光生空穴不能将水氧化成 羟基自由基(·OH),而O ·-2 和·OH是降解有机污染物的关键活性物种,因此活性物种的减少 大大降低了催化剂的催化活性。同时,g-C3N4本身光生电子和空穴分离效率比较低,其可见 光催化活性也受到了一定的限制。 为了提高g-C3N4的催化活性,研究者们采用了各种改性方法。Konglin Wu等采用软 化学法制备棒状Ag2CO3与g-C3N4的纳米复合材料,在可见光下降解亚甲基蓝(MB)和罗丹明B (Rh B),与纯Ag2CO3相比,g-C3N4/Ag2CO3显示了较高的光催化活性[Konglin Wu ,Yanwei Cui ,et al .The hybridization of Ag2CO3 rods with g-C3N4 sheets with improved photocatalytic activity[J] .Journal of Saudi Chemical Society ,2015 ,19:465– 470.]。Yunfeng Li等将Ag2CO3纳米粒子负载到处理后的g-C3N4纳米片上,形成异质结构,其 在可见光下对甲基橙(MO)和Rh B具有良好的降解效果[Yunfeng Li,Lin Fang,Renxi Jin, et al .Preparation and enhanced visible light photocatalytic activity of novelg-C3N4 nanosheets loaded with Ag2CO3 nanoparticles[J].Nanoscale,2015,7: 758-764.]。Lei Shi等通过在g-C3N4上负载Ag2CO3颗粒形成复合材料来提高对Rh B的可见 光催化效率[Lei Shi ,Lin Liang ,Fangxiao Wang ,et al .Enhanced visible-light photocatalytic activity and stability over g-C3N4/Ag2CO3 composites[J].Journal of Materials Science,2015,50:1718–1727.]。上述复合材料都是通过提高g-C3N4光生电 子和空穴的分离效率来提高催化活性,但其催化剂的用量及降解率还有待提高。
技术实现要素:
本申请实施例通过提供一种Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料及其制备方法与应用,解 决了g-C3N4材料可见光催化活性低的问题,本申请的纳米复合材料既提高了其在可见光下 的催化活性,又大大降低了催化剂的用量。 为达到上述目的,本申请主要提供如下技术方案: 本申请实施例提供了一种Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料的制备方法,包括以下步 3 CN 111569927 A 说 明 书 2/7 页 骤: (1)将薄层g-C3N4在去离子水中进行超声分散,得到g-C3N4分散液; (2)在搅拌的条件下,将AgNO3溶液滴入步骤(1)得到的g-C3N4分散液中,继续搅拌; (3)在搅拌的条件下,将K2CO3溶液滴入步骤(2)得到的分散液中,继续搅拌; (4)步骤(3)中的反应体系在搅拌结束后自然沉降,取出上层清液,将下层沉淀用 超纯水洗涤、离心、并冷冻干燥,制得Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料。 作为优选,所述薄层g-C3N4采用以下制备方法制备得到: 将尿素进行煅烧,得到一次煅烧的g-C3N4;再进行研磨,将研磨后的g-C3N4再进行 二次煅烧,得到薄层g-C3N4。 作为优选,所述一次煅烧和二次煅烧的条件均为:以4℃/min的升温速率升到550 ℃,保温4h,再以4℃/min的降温速率降到室温。 作为优选,所述薄层g-C3N4与AgNO3的质量配比为9:1-2:8。 作为优选,所述薄层g-C3N4与AgNO3的质量配比为2:3。 作为优选,所述薄层g-C3N4在去离子水中进行超声分散6-18h。 作为优选,所述AgNO3溶液滴入步骤(1)得到的g-C3N4分散液中后,继续搅拌30- 60min;K2CO3溶液滴入步骤(2)得到的分散液中后,继续搅拌30-60min。 作为优选,Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料中Ag2CO3的质量百分含量为10%-80%。 本申请实施例还提供了上述制备方法制备而成的Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料。 本申请实施例还提供了上述Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料在可见光催化上的应用。 本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点: 本申请实施例通过采用薄层g-C3N4与Ag2CO3纳米颗粒协同作用,有效实现了光生 载流子的分离,降低了其复合的效率,提高了Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料的光催化活性。本 申请实施例通过采用单一原料尿素和两步法制备得到薄层g-C3N4,使其具有较大的比表面 积和较多的活性位点,增加了纳米复合材料的催化活性。本申请的Ag2CO3/g-C3N4纳米复合 材料的催化剂用量更少,在使用较少量时即可获得较好催化降解效果。 附图说明 图1为本申请一实施例制备的Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料光催化的机理图; 图2为本申请另一实施例制备的薄层g-C3N4的XRD衍射谱图; 图3为本申请另一实施例制备的薄层g-C3N4的扫描和透射电镜图; 图4为本申请另一实施例制备的Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料的透射电镜图; 图5为本申请另一实施例制备的Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料的XRD衍射谱图; 图6为本申请另一实施例制备的Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料在可见光下催化降解 甲基橙(MO)染料的准一级反应动力学曲线图; 图7为本申请另一实施例制备的Ag2CO3/g-C3N4纳米复合材料在可见光下催化降解 亚甲基蓝(MB)染料的准一级反应动力学曲线图。