一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料及其制备方法，该复合材料中，氮化碳与铁酸镧的质量比为100:1～100:80。制备步骤为：先制备g‑C

【技术实现步骤摘要】
一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料及其制备方法
本专利技术属于半导体光催化制备领域，具体涉及一种氮化碳/铁酸镧复合光催化材料的制备方法。
技术介绍
氮化碳是一种新型可见光响应的非金属光催化剂。主要由碳和氮组成，是一种有机聚合物。理论计算表明，石墨相氮化碳(g-C3N4)在室温下最为稳定，具有半导体特性。g-C3N4是由三-s-三嗪通过叔胺氮相连形成的二维片状结构。与传统的金属催化剂相比，石墨型氮化碳具有稳定性高、耐酸碱和便于改性等优点，在催化领域有广阔的应用前景。已发现g-C3N4可以催化Friedel-Crafts反应、CO2的活化反应、烯烃和腈的环化反应等一些重要的有机反应。尽管对g-C3N4光催化剂的研究已取得较大进展，但还有很多问题亟待解决。如比表面积小、对可见光响应范围窄、光生电子-空穴对快速复合、光量子效率低等缺陷，所以其光催化效率很低。单纯的g-C3N4常与金属氧化物、金属磷化物等半导体复合形成异质结，能有效促进光生电子和空穴的分离，抑制电子-空穴的复合，提高光催化效率。铁酸镧(LaFeO3)具有稳定的晶体结构、独特的电磁、催化和气敏性等特点，在电学、磁学和传感器等领域都有着广泛的应用前景。铁酸镧属p型稀土复合半导体金属氧化物，具有钙钛矿结构，其带隙较窄，具备可见光响应等优点，因此在光催化领域具有传统TiO2无法比拟的优势，展现出良好的可见光催化性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料及其制备方法，得到的复合光催化剂稳定性好、光催化活性高，制备方法简单易行，设备要求低，以解决现有光催化剂制备方法复杂，对设备要求高，且稳定性及催化活性较为一般的问题。为解决上述问题，提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料，该复合材料中，氮化碳与铁酸镧的质量比为100:1～100:80。优选地，氮化碳与铁酸镧的质量比为100:2～100:40；其制备步骤如下：步骤一，制备g-C3N4，称取三聚氰胺并放于半封闭的坩埚中，置于马弗炉中程序升温至550℃煅烧2小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末；步骤二，称取g-C3N4粉末，加硝酸铁和硝酸镧，研磨使之充分混合均匀，g-C3N4粉末、硝酸铁、硝酸镧的质量比为400:6.8:7.2～400：544：576；步骤三，g-C3N4粉末、硝酸铁和硝酸镧于马弗炉中升温至350～550℃煅烧处理1～3h，得到氮化碳和铁酸镧复合光催化材料。优选地，所制得复合光催化材料中，氮化碳与铁酸镧的质量比为100:2～100:40；优选地，步骤二中，加入的硝酸铁和硝酸镧的摩尔比为1:1；优选地，步骤二中的研磨时间为30min。与现有技术相比，本专利技术将g-C3N4与铁酸镧复合形成异质结构，所得光催化剂稳定性好、光催化活性高，制备方法简单易行，设备要求低，具有很好的应用前景。附图说明图1是所制备质量比为5％的氮化碳/铁酸镧复合光催化材料，在300W氙灯照射下光降解亚甲基蓝光谱图。；图2是所制备不同质量比的氮化碳/铁酸镧复合光催化材料，在3WLED灯照射下光降解亚甲基蓝光谱图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术作进一步地详细描述，实施例1：本实施例提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料，该复合材料中，氮化碳与铁酸镧的质量比为20:1。同时提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料的制备方法：1.石墨相氮化碳(g-C3N4)制备，称取10.00g三聚氰胺于半封闭的坩埚中，马弗炉中以5℃min-1的速度程序升温至550℃，于550℃煅烧2小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末。2.称取g-C3N4粉末4.00g、硝酸铁0.34g和硝酸镧0.36g，马弗炉中以5℃min-1的速度程序升温至450℃，于450℃煅烧3小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末。得到氮化碳/铁酸镧复合光催化材料。实施例2：本实施例提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料，该复合材料中，氮化碳与铁酸镧的质量比为10:1。同时提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料的制备方法：1.石墨相氮化碳(g-C3N4)制备，称取10.00g三聚氰胺于半封闭的坩埚中，马弗炉中以5℃min-1的速度程序升温至550℃，于550℃煅烧2小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末。2.称取g-C3N4粉末4.00g、硝酸铁0.68g和硝酸镧0.72g，马弗炉中以5℃min-1的速度程序升温至500℃，于500℃煅烧2小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末。得到氮化碳/铁酸镧复合光催化材料。实施例3：本实施例提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料，该复合材料中，氮化碳与铁酸镧的质量比为5：2。同时提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料的制备方法：1.石墨相氮化碳(g-C3N4)制备，称取10.00g三聚氰胺于半封闭的坩埚中，马弗炉中以5℃min-1的速度程序升温至550℃，于550℃煅烧2小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末。2.称取g-C3N4粉末4.00g、硝酸铁2.72g和硝酸镧2.88g，马弗炉中以5℃min-1的速度程序升温至550℃，于550℃煅烧1小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末。得到氮化碳/铁酸镧复合光催化材料。实施例4：本实施例提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料，氮化碳与铁酸镧的质量比为5：3。同时提供一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料的制备方法：1.石墨相氮化碳(g-C3N4)制备，称取10.00g三聚氰胺于半封闭的坩埚中，马弗炉中以5℃min-1的速度程序升温至550℃，于550℃煅烧2小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末。2.称取g-C3N4粉末4.00g、硝酸铁4.08g和硝酸镧4.32g，马弗炉中以5℃min-1的速度程序升温至550℃，于550℃煅烧2小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末。得到氮化碳/铁酸镧复合光催化材料。光催化降解活性评估：以300W氙灯为光源，对含有光催化剂和亚甲基蓝的样品溶液进行照射，一定时间后取出一定体积的溶液，离心分离除去光催化剂，通过紫外可见分光光度计测量溶液吸光度。具体为：将50mg复合光催化剂分散于100mL浓度为50mgL-1的亚甲基蓝溶液中，以300W氙灯为光源，对溶液照射，每隔5min，取出5mL溶液，以5000rpm离心10min分离除去光催化剂，在波长665nm处测量溶液吸光度。图1是所制备质量比为5％的氮化碳/铁酸镧复合光催化材料，在300W氙灯照射下光降解亚甲基蓝光谱图。从图中可见以300W氙灯为光源对含有光催化剂和亚甲基蓝的样品溶液照射5min后，亚甲基蓝的降解率达到85％。图2所制备不同质量比的氮化碳/铁酸镧复合光催化材料，在3WLED灯照射下光降解亚甲基蓝光谱图。从图中可见以3WLED灯为光源对含有光催化剂和亚甲基蓝的样品溶液进行光照，质量比为20％的氮化碳/铁酸镧复合光催化剂，光降解效率最高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料，其特征在于：该复合材料中，氮化碳与铁酸镧的质量比为100:1～100:80。

【技术特征摘要】
1.一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料，其特征在于：该复合材料中，氮化碳与铁酸镧的质量比为100:1～100:80。2.根据权利要求1所述一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料，其特征在于：氮化碳与铁酸镧的质量比为100:2～100:40。3.一种氮化碳和铁酸镧复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤一，制备g-C3N4，称取三聚氰胺并放于半封闭的坩埚中，置于马弗炉中程序升温至550℃煅烧2小时，冷却至室温，研钵研磨成粉末；步骤二，称取g-C3N4粉末，加硝酸铁和硝酸镧，研磨使之充分混合均匀，g-C3N4粉末、硝酸铁、硝酸镧的质量比为400:...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯建，徐科，徐红，
申请(专利权)人：贵州医科大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52