氮化碳复合光催化剂及制备方法和除草剂废水的处理方法技术

本发明专利技术涉及功能复合光催化剂，公开了一种氮化碳复合光催化剂及制备方法和除草剂废水的处理方法。该复合催化剂包括石墨相氮化碳纳米片以及修饰在所述石墨相氮化碳纳米片表面的三氮唑和均苯四甲酸二胺。该氮化碳复合光催化剂具有光催化活性高、光催化稳定性好、光响应范围广、对除草剂去除率高、可重复利用性好的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
氮化碳复合光催化剂及制备方法和除草剂废水的处理方法


[0001]本专利技术涉及功能复合光催化剂，具体涉及一种氮化碳复合光催化剂及制备方法和应用。此外，本专利技术还涉及一种除草剂废水的处理方法。

技术介绍

[0002]近年来，光催化技术发展迅速，尤其是基于半导体的光催化降解技术用于环境污染物的去除得到了研究者的广泛关注，而催化性能优劣的关键在于是否拥有性能良好的半导体光催化材料。因此，设计和制备高效的半导体光催化材料成为目前环境光催化领域研究的重点。
[0003]在材料的选择和应用上，非金属的石墨相氮化碳引起了人们的广泛关注。但是，由于石墨相氮化碳的禁带宽度为2.7eV，使得其对可见光的吸收范围局限于460nm以内的光照，光响应范围小，无法充分的利用太阳光，不利于提高石墨相氮化碳材料对环境中污染物的催化降解效果，并且单一催化剂无法达到令人满意的光催化效果。
[0004]因此，获得一种光催化活性高、光催化稳定性好、光响应范围广的石墨相氮化碳纳米片复合光催化剂对于提高石墨相氮化碳对污染物的催化降解效果具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的石墨相氮化碳材料的催化降解效果有待提高的问题，提供一种氮化碳复合光催化剂及制备方法和除草剂废水的处理方法，该氮化碳复合光催化剂具有光催化活性高、光催化稳定性好、光响应范围广、对除草剂去除率高、可重复利用性好的优点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种氮化碳复合光催化剂，该复合催化剂包括石墨相氮化碳纳米片以及修饰在所述石墨相氮化碳纳米片表面的三氮唑和均苯四甲酸二胺。
[0007]优选地，所述三氮唑和所述石墨相氮化碳纳米片的总质量和所述均苯四甲酸二胺的质量之间的比值为0.1
‑
4:1，所述三氮唑和所述石墨相氮化碳纳米片的质量比为1:7
‑
13。
[0008]进一步优选地，所述均苯四甲酸二胺、所述三氮唑和所述石墨相氮化碳纳米片的质量比为1:0.4
‑
1.5:7.2
‑
12.5。
[0009]本专利技术第二方面提供一种氮化碳复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010]S1、将石墨相氮化碳纳米片和3
‑
氨基
‑
1,2,4
‑
三氮唑混合研磨I，得到前驱体混合粉末；
[0011]S2、将所述前驱体混合粉末进行热缩聚反应I，得到三氮唑修饰的石墨相氮化碳纳米片材料；
[0012]S3、将所述三氮唑修饰的石墨相氮化碳纳米片材料和均苯四甲酸二酐混合研磨II后进行热缩聚反应II，得到氮化碳复合光催化剂。
[0013]优选地，在步骤S1中，所述石墨相氮化碳纳米片为尿素焙烧得到的石墨相氮化碳
纳米片。
[0014]进一步优选地，所述焙烧的条件包括：温度为500
‑
600℃，时间为3
‑
5h。
[0015]更优选地，在步骤S1中，所述3
‑
氨基
‑
1,2,4
‑
三氮唑和所述石墨相氮化碳纳米片的质量比为1:6
‑
10。
[0016]优选地，在步骤S2中，所述热缩聚反应I的条件包括，温度为500
‑
600℃，时间为3
‑
5h。
[0017]优选地，在步骤S3中，所述三氮唑修饰的石墨相氮化碳纳米片材料和所述均苯四甲酸二酐的质量比为0.1
‑
4:1。
[0018]进一步优选地，所述热缩聚反应II的条件包括，温度为300
‑
350℃，时间为3
‑
5h。
[0019]本专利技术第三方面提供一种第一方面提供的氮化碳复合光催化剂以及第二方面提供的制备方法制备得到的氮化碳复合光催化剂在处理除草剂废水中的应用。
[0020]本专利技术第四方面提供一种除草剂废水的处理方法，包括如下步骤：
[0021](1)在避光条件下，将上述第一方面提供的氮化碳复合光催化剂和/或第二方面提供的制备放制得的氮化碳复合光催化剂和所述除草剂废水混合、吸附得到混合液；
[0022](2)在可见光条件下，将所述混合液进行光催化反应。
[0023]优选地，在步骤(1)中，所述氮化碳复合光催化剂和所述除草剂的质量比为40
‑
120:1。
[0024]进一步优选地，所述除草剂为莠去津。
[0025]更优选地，所述吸附的时间为15
‑
25min。
[0026]优选地，在步骤(2)中，所述可见光的波长λ>420nm，所述光催化反应的时间为50
‑
70min。
[0027]通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术提供的氮化碳复合催化剂，通过将三氮唑修饰石墨相氮化碳纳米片表面，能够驱使光生电子和空穴的定向移动，从而能够提高材料对于光能的利用和吸收；将均苯四甲酸二胺修饰在石墨相氮化碳纳米片表面能够进一步强化光生电子和空穴的定向移动，从而进一步提高材料对光能的利用和吸收。本专利技术提供氮化碳复合光催化剂具有光催化活性高、光响应范围广、光催化性能稳定的优点。
[0029](2)本专利技术提供的氮化碳复合催化剂，通过将三氮唑和均苯四甲酸二胺修饰在石墨相氮化碳纳米片表面，可以改变原来的平面结构，提供更多的活性位点，同时可以导致复合光催化剂发生变形，可以使电子富集区域和电子耗尽区域产生空间分离，促进光生电子和空穴的分离，提高光催化剂光生电子的有效利用率，从而有效的提高复合光催化剂的光催化活性和光催化稳定性。
[0030](3)本专利技术提供的氮化碳复合催化剂的制备方法，通过热缩聚反应逐步将三氮唑和均苯四甲酸二胺修饰在石墨相氮化碳纳米片表面，制得有平面变形结构的复合光催化剂，可以使电子富集区域和电子耗尽区域产生空间分离，促进光生电子和空穴的分离，提高光催化剂光生电子的有效利用率，从而有效的提高复合光催化剂的光催化活性和光催化稳定性。且具有制备过程简单、操作简便、成本低的优点。
[0031](4)本专利技术提供的除草剂废水的处理方法，利用上述氮化碳辐射催化剂对除草剂废水进行光催化反应，具有应用方法简单、成本低、对除草剂去除率高等优点，能够实现对
废水中除草剂的有效降解，具有较好的应用前景。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例1中制备的三氮唑修饰的石墨相氮化碳纳米片材料(TAC)以及氮化碳复合光催化剂(TACP)的透射电镜图，其中(A)为TAC，(B)为TACP；
[0033]图2为本专利技术实施例1中制备的石墨相氮化碳纳米片(g
‑
C3N4)、三氮唑修饰的石墨相氮化碳纳米片材料(TAC)以及氮化碳复合光催化剂(TACP)的XRD图；
[0034]图3为本专利技术实施例1中制备的石墨相氮化碳纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化碳复合光催化剂，其特征在于，该复合催化剂包括石墨相氮化碳纳米片以及修饰在所述石墨相氮化碳纳米片表面的三氮唑和均苯四甲酸二胺。2.根据权利要求1所述的氮化碳复合光催化剂，其特征在于，所述三氮唑和所述石墨相氮化碳纳米片的总质量和所述均苯四甲酸二胺的质量之间的比值为0.1
‑
4:1，所述三氮唑和所述石墨相氮化碳纳米片的质量比为1:7
‑
13；优选地，所述均苯四甲酸二胺、所述三氮唑和所述石墨相氮化碳纳米片的质量比为1:0.4
‑
1.5:7.2
‑
12.5。3.一种氮化碳复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将石墨相氮化碳纳米片和3
‑
氨基
‑
1,2,4
‑
三氮唑混合研磨I，得到前驱体混合粉末；S2、将所述前驱体混合粉末进行热缩聚反应I，得到三氮唑修饰的石墨相氮化碳纳米片材料；S3、将所述三氮唑修饰的石墨相氮化碳纳米片材料和均苯四甲酸二酐混合研磨II后进行热缩聚反应II，得到氮化碳复合光催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述石墨相氮化碳纳米片为尿素焙烧得到的石墨相氮化碳纳米片；优选地，所述焙烧的条件包括：温度为500
‑
600℃，时间为3
‑
5h；优选地，所述3
‑
氨基
‑
1,2,4
‑
三氮唑和所述石墨相氮化碳纳米片的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓垚成，汤榕菂，熊胜，李玲，周展鹏，龚道新，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：