管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂及其制备方法和应用，该管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂以管状氮化碳为骨架，管状氮化碳表面修饰有钒掺杂碘酸氧铋和碳化钨；管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂中管状氮化碳的质量百分含量为80％～88％，钒掺杂碘酸氧铋的质量百分含量为10％，碳化钨的质量百分含量为2％～10％。本发明专利技术的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂，具有光吸收能力强、光生电子

【技术实现步骤摘要】
管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂及其制备方法和应用，具体涉及一 种管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂及其制备方法和该管状氮化碳基肖特基异质结光催化 剂在去除水体中抗生素的应用。

技术介绍

[0002]随着1970年压电材料取得突破，压电材料的催化性能引起了人们相当大的关注。据报道， 由压电材料极化产生的内部电场可增强电荷载流子的分离，从而提高催化性能。此外，有研 究发现电荷载体的空间分离可以使氧化和还原反应发生在不同的位置，从而减少逆反应的发 生。DFT计算表明，内建电场还介导了反应物和产物在压电催化剂表面的吸附和解吸，有利 于克服Sabatier原理对催化的一些根本限制。此外，还有报道称压电极化通过有效调节异质 半导体界面的势垒高度来调节催化速率。最近，在光催化剂半导体中通过压电材料建立内部 电场已成为研究的热点之一。Tong等人合成了柔性光催化剂rGO
‑
F/PVDF
‑
HFP复合聚合物， 该材料能够在常规低频搅拌或摇晃下产生响应的电势，并且效果能够持续较长时间。Huang 等通过在非中心对称压电半导体BiOIO3上进行V掺杂从而增强其宏观极化，从而实现高效 的光和压电诱导的分子氧活化，这有利于光催化和压电催化过程中的电荷分离，并大大促进 了光和压电诱导的活性氧的演化。
[0003]然而，氮化碳异质结复合材料中e
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和h
+
随着反应的进行也会发生复合，导致复合材料光 催化活性的降低。此外，V掺杂BiOIO3带隙大，可见光吸收能力差。因此，需要克服上述技 术问题，寻找一种光催化活性好的光催化剂，实现有机污染物的高效去除。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种光吸收能力强、光生电子
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空穴分离效率高、催化活性高、结构稳定性好的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂及其制 备方法和应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]一种管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂，所述管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂以 管状氮化碳为骨架，所述管状氮化碳表面修饰有钒掺杂碘酸氧铋和碳化钨；所述管状氮化碳 基肖特基异质结光催化剂中管状氮化碳的质量百分含量为80％～88％，钒掺杂碘酸氧铋的质 量百分含量为10％，碳化钨的质量百分含量为2％～10％。
[0007]上述的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂，优选的，所述钒掺杂碘酸氧铋为碎片状结 构，所述碳化钨为颗粒状结构。
[0008]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂 的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将Bi(NO3)3·
5H2O、I2O5和NH4VO3加入水中，进行反应，得到V
‑
BiOIO3；
[0010]S2、将三聚氰胺溶解于有机溶剂，得到三聚氰胺溶液；将三聚硫氰酸溶解于有机溶
剂， 得到三聚硫氰酸溶液；将三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液混合，得到混合溶液；
[0011]S3、将步骤S1得到的V
‑
BiOIO3加入步骤S2得到的混合溶液中，加入水，干燥，得到复 合物前驱体；
[0012]S4、将步骤S3得到的复合物前驱体加热进行骨架的加强，经干燥后，加入WC和乙醇， 加热搅拌，干燥，得到复合物；
[0013]S5、将步骤S4得到复合物进行煅烧，得到管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂。
[0014]上述的制备方法，优选的，步骤S1中，所述Bi(NO3)3·
5H2O、I2O5和NH4VO3的摩尔比 为4∶2∶0.02～0.1。
[0015]上述的制备方法，优选的，步骤S2中，所述混合溶液中三聚氰胺与三聚硫氰酸的摩尔比 为1∶1，所述混合溶液中三聚氰胺的浓度为0.05M，所述有机溶剂为二甲基亚砜；
[0016]和/或，步骤S3中，所述V
‑
BiOIO3与三聚氰胺的质量比为0.1～0.25∶1.0，所述V
‑
BiOIO3与水的比例为0.1g∶60mL～100mL。
[0017]上述的制备方法，优选的，步骤S4中，所述复合物前驱体、WC和乙醇的比例为1g∶ 0.02g～0.1g∶20mL～80mL。
[0018]上述的制备方法，优选的，步骤S1中，所述反应的温度为150℃～180℃，所述反应的 时间为10h～24h；
[0019]和/或，步骤S2中，所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的温度为30℃，所述搅拌的 转速为400rpm～600rpm，所述搅拌的时间为1h～4h；
[0020]和/或，步骤S3中，所述干燥的温度为60℃～80℃；
[0021]和/或，步骤S4中，复合物前驱体的加热温度为100℃～180℃，复合物前驱体的加热时 间为10h～24h，所述加热搅拌的温度为60℃～100℃，所述加热搅拌的时间为2h～8h；
[0022]和/或，步骤S5中，所述煅烧在氮气气氛下进行，所述煅烧过程中的升温速率为2.3℃/min； 所述煅烧的温度为450℃～550℃；所述煅烧的时间为2h～4h。
[0023]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的管状氮化碳基肖特基异质结光催化 剂或上述的制备方法制得的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂在去除水体中有机污染物的 应用。
[0024]上述的应用，优选的，包括以下步骤：将管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂与含有机 污染物水体混合，搅拌，在光照条件下进行光催化反应，完成对水体中有机污染物的去除。
[0025]上述的应用，优选的，所述管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂与含有机污染物水体的 比例为0.1g～0.2g∶1L，所述含有机污染物水体中有机污染物的初始浓度≤40mg/L，所述含 有机污染物水体中有机污染物为抗生素和/或染料，所述抗生素为盐酸四环素，所述搅拌下黑 暗条件下进行，所述搅拌的转速为400rpm～600rpm，所述搅拌的时间为30min～60min，所 述光催化反应在转速为400rpm～600rpm的搅拌条件下进行，所述光催化反应的温度为25℃～ 30℃；所述光催化反应的时间为30min～60min，所述光催化反应中采用的光源为氙灯，所述 氙灯的功率为45W～50W。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0027](1)本专利技术提供了一种管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂，以管状氮化碳为骨架，管 状氮化碳表面修饰有钒掺杂碘酸氧铋和碳化钨；管状氮化碳基肖特基异质结光催化
剂中管状 氮化碳的质量百分含量为80％～88％，钒掺杂碘酸氧铋的质量百分含量为10％，碳化钨的质 量百分含量为2％～10％。本专利技术的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂，首先，通过将管状 氮化碳(FTCN)和钒掺杂碘酸氧铋(V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂，其特征在于，所述管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂以管状氮化碳为骨架，所述管状氮化碳表面修饰有钒掺杂碘酸氧铋和碳化钨；所述管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂中管状氮化碳的质量百分含量为80％～88％，钒掺杂碘酸氧铋的质量百分含量为10％，碳化钨的质量百分含量为2％～10％。2.根据权利要求1所述的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂，其特征在于，所述钒掺杂碘酸氧铋为碎片状结构，所述碳化钨为颗粒状结构。3.一种如权利要求1或2所述的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将Bi(NO3)3·
5H2O、I2O5和NH4VO3加入水中，进行反应，得到V
‑
BiOIO3；S2、将三聚氰胺溶解于有机溶剂，得到三聚氰胺溶液；将三聚硫氰酸溶解于有机溶剂，得到三聚硫氰酸溶液；将三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液混合，得到混合溶液；S3、将步骤S1得到的V
‑
BiOIO3加入步骤S2得到的混合溶液中，加入水，干燥，得到复合物前驱体；S4、将步骤S3得到的复合物前驱体加热进行骨架的加强，经干燥后，加入WC和乙醇，加热搅拌，干燥，得到复合物；S5、将步骤S4得到复合物进行煅烧，得到管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂。4.根据权利要求3所述的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述Bi(NO3)3·
5H2O、I2O5和NH4VO3的摩尔比为4∶2∶0.02～0.1。5.根据权利要求3所述的管状氮化碳基肖特基异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述混合溶液中三聚氰胺与三聚硫氰酸的摩尔比为1∶1，所述混合溶液中三聚氰胺的浓度为0.05M，所述有机溶剂为二甲基亚砜；和/或，步骤S3中，所述V
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BiOIO3与三聚氰胺的质量比为0.1～0.25∶1.0，所述V
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BiOIO3与水的比例为0.1g∶60mL～100mL。6.根据权利要求3所述的管状氮化碳基肖特基...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁清华，刘智峰，童设华，何清云，邵彬彬，吴婷，潘园，张贤胜，葛霖，何苗，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：