一种三相复合光催化材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三相复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将三聚氰胺和硫脲的混合物应用高温煅烧法，制备g‑C

【技术实现步骤摘要】
一种三相复合光催化材料的制备方法
本专利技术属于光催化材料领域，具体涉及一种三相复合光催化材料的制备方法。
技术介绍
随着经济的快速增长，工业化的快速发展，环境污染成为了目前需要解决的一个很大的问题。在这些污染物中，尤其以水污染最为严重。水污染主要来源于生活污水，工业废水，以及医药，化工，农业等等各个方面。这些污水中含有各类有机或者无机物，长期的积累导致水质越来越差。传统的污水处理方式主要有沉淀法，吸附法，微生物法等等。虽然这种方法的净化效率很高，但是使用的化学试剂也会变相污染环境。吸附法也只是将污染物从一相转换到另外一相，并没有达到完全降解的目的。在所有这些方法中，利用微生物处理污水的方法，降解率最高，且造成的环境影响较小，其有机污染物的降解率可达90％[。但是对于一些无法降解的污染物而言，长期的使用会使得微生物产生生物惰性。现如今已经出现了很多种催化剂，他们可以加快污染物的降解速率，其中最为受关注的便是二氧化钛和氮化碳，但是这两种催化剂单体在可见光区的催化效果并不好。目前已经有出现过各种各样的敏化方法，卟啉敏化便是其中一大类，利用卟啉的敏化，来改变单体催化剂的性质，以此来达到提高光催化活性的目的。现如今已经有人做过金属卟啉-二氧化钛、二氧化钛-氮化碳，以及金属卟啉-氮化碳的两项催化剂，但尚未有人尝试过此三项产物复合的改性效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单、对可见光响应性能高，且具有高光催化能力的复合光催化材的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种三相复合光催化材料的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1，将C3H3N6和CH4N2S的混合物应用高温煅烧法，制备g-C3N4；步骤2，以羧基苯甲醛、吡咯和无水氯化锡为原料，制备SnTCPP；步骤3，用水热法制备两相复合材料SnTCPP-TiO2；步骤4，利用C3N4上的氨基与SnTCPP上的羧基反应，将步骤1制得的g-C3N4与步骤3制得的SnTCPP-TiO2进行结合，制得三项复合光催化剂SnTCPP/TiO2/g-C3N4。进一步地，步骤1所述g-C3N4的制备方法，具体为：步骤1.1，称取适量的C3H3N6与CH4N2S于研钵中混合均匀；步骤1.2，将步骤1.1所得混合物置于半闭合的氧化铝坩埚中，加盖放置于马弗炉中以2℃/min的升温速率升至550℃烧制4h，降温至室温得到淡黄色粉末状固体，干燥并研磨得到g-C3N4。进一步地，C3H3N6与CH4N2S的重量比为5:1～8:1。进一步地，步骤2所述SnTCPP的制备方法，具体为：步骤2.1，称取2.16g4-甲酰苯甲酸加入到三颈烧瓶中，并倒入150mL丙酸，油浴加热至135℃，缓慢滴加吡咯1mL和丙酸20mL的混合液，滴加60min，滴加结束后在140℃下回流2h；步骤2.2，将步骤2.1反应产物冷却至室温，加入50mL乙醇放入冰箱12h结晶，抽滤除去反应液，用丙酸洗涤三次，再用去离子水，丙酮分别洗涤三次，干燥回收制得TCPP；步骤2.3，称取步骤2.2所得TCPP1.0g和SnCl2.6H2O2.5g，溶于100mlDMF，120℃下，在250ml圆底烧瓶中回流1h，冷却至室温，抽滤除去反应液，剩余固体用DMF和去离子水分别洗涤三次；步骤2.4，将步骤2.3所得产物放入恒温反应干燥箱80℃下干燥，得到黑色固体SnTCPP。进一步地，步骤3所述制备两相复合材料SnTCPP-TiO2，具体为：步骤3.1，将20mgSnTCPP溶于100mL乙醇中，然后将2.0mg的TiO2加入到SnTCPP溶液中超声分散30min，将分散溶液转移到三颈烧瓶中；步骤3.2，在搅拌下，将步骤3.1所得反应混合物在80℃下在油浴中回流120min，然后在真空下除去溶剂，将固体残余物干燥以获得SnTCPP-TiO2。进一步地，所述SnTCPP和TiO2的质量比为10:1。进一步地，步骤4所述利用C3N4上的氨基与SnTCPP上的羧基反应，将C3N4与SnTCPP-TiO2进行结合，制得三项复合光催化剂SnTCPP-TiO2-g-C3N4，具体为：步骤4.1：分别称取SnTCPP-TiO2、PyBOP、DIEA，将称取的SnTCPP-TiO2，PyBOP和DIEA溶于35mL无水DMF中，超声处理1.5h；同时，将20mgg-C3N4置于15mLDMF中超声处理1.5h；步骤4.2：将上述两种超声处理过的分散于混合，并在60℃下搅拌反应6h后，干燥处理，得到SnTCPP/TiO2/g-C3N4。进一步地，所述SnTCPP-TiO2，PyBOP，DIEA的物质的量之比为1:1:2.5。本专利技术的有益效果是：1.以g-C3N4作为载体，以TiO2和SnTCPP为敏化剂，成功地合成了SnTCPP/TiO2/g-C3N4复合材料。2.制备过程对设备要求低、且反应条件温和，合成工艺简单易于实现。3.采用该方法制备的三相复合光催化材料当g-C3N4，SnTCPP和TiO2的质量比为10:10:1时，具有高的可见光捕获能力、电子和空穴分离、传输效果好、光催化降解性能高。4.为制备其它的多相光催化材料提供了可靠的参考依据。附图说明图1是实施例1使用的原料TiO2和制备的g-C3N4，SnTCPP，SnTCPP/TiO2/g-C3N4的紫外漫反射图谱。图2为实施例1制备的SnTCPP/TiO2/g-C3N4的扫描电镜图。图3是实施例1使用的原料TiO2和制备的g-C3N4，SnTCPP，SnTCPP/TiO2/g-C3N4的X射线衍射(XRD)图。图4是实施例1制备的g-C3N4，SnTCPP，SnTCPP/TiO2/g-C3N4的红外光谱图。图5是实施例1制备的复合光催化材料SnTCPP/TiO2/g-C3N4对亚甲基蓝的光催化效率图。具体实施方式以下将配合实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。一种三相复合光催化材料的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1：将C3H3N6和CH4N2S的混合物应用高温煅烧法，制备石墨相氮化碳g-C3N4，具体为：步骤1.1，称取适量的三聚氰胺C3H3N6与硫脲CH4N2S于研钵中混合均匀，C3H3N6与CH4N2S的重量比为5:1～8:1；步骤1.2，将步骤1.1所得混合物置于半闭合的氧化铝坩埚中，加盖放置于马弗炉中以2℃/min的升温速率升至550℃～600℃烧制4h，降温至室温得到淡黄色粉末状固体，干燥并研磨得到g-C3N4。步骤2，以羧基苯甲醛、吡咯和无水氯化锡为原料，制备四羧基苯基锡卟啉SnTCPP，具体为：步骤2.1，称取2.16g4-甲酰苯甲酸加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相复合光催化材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n步骤1，将C

【技术特征摘要】
1.一种三相复合光催化材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，将C3H3N6和CH4N2S的混合物应用高温煅烧法，制备g-C3N4；
步骤2，以羧基苯甲醛、吡咯和无水氯化锡为原料，制备SnTCPP；
步骤3，用水热法制备两相复合材料SnTCPP-TiO2；
步骤4，利用C3N4上的氨基与SnTCPP上的羧基反应，将步骤1制得的g-C3N4与步骤3制得的SnTCPP-TiO2进行结合，制得三项复合光催化剂SnTCPP/TiO2/g-C3N4。


2.根据权利要求1所述的一种三相复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述g-C3N4的制备方法，具体为：
步骤1.1，称取适量的C3H3N6与CH4N2S于研钵中混合均匀；
步骤1.2，将步骤1.1所得混合物置于半闭合的氧化铝坩埚中，加盖放置于马弗炉中以2℃/min的升温速率升至550℃烧制4h，降温至室温得到淡黄色粉末状固体，干燥并研磨得到g-C3N4。


3.根据权利要求2所述的一种三相复合光催化材料的制备方法，其特征在于，C3H3N6与CH4N2S的重量比为5:1～8:1。


4.根据权利要求1所述的一种三相复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤2所述SnTCPP的制备方法，具体为：
步骤2.1，称取2.16g4-甲酰苯甲酸加入到三颈烧瓶中，并倒入150mL丙酸，油浴加热至135℃，缓慢滴加吡咯1mL和丙酸20mL的混合液，滴加60min，滴加结束后在140℃下回流2h；
步骤2.2，将步骤2.1反应产物冷却至室温，加入50mL乙醇放入冰箱12h结晶，抽滤除去反应液，用丙酸洗涤三次，再用去离子水，丙酮分别洗涤三次，干燥回收制得TCPP；
步骤2.3，称取步骤2.2所得TCPP1.0g和SnCl2.6H2O2.5g，溶于100ml...

【专利技术属性】
技术研发人员：何仰清，马占营，杨谦，曹凯，姚秉华，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61