一种光降解酚类有机物用光催化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于光催化材料技术领域，公开一种光降解酚类有机物用光催化材料及其制备方法和应用，所述制备方法为：将介孔氮化碳分散于有机溶剂A中，超声后，获得溶液A；将多酸分散于有机溶剂B中，获得溶液B；其中，多酸为H3PW

【技术实现步骤摘要】
一种光降解酚类有机物用光催化材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光催化材料
，尤其涉及一种光降解酚类有机物用光催化材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]酚类有机物是化工、染料、医药等领域在生产发展过程中，不可避免地会产生的工业废水污染物之一，具有较强的毒性，并且具有稳定的苯环共轭结构，导致难以降解，且随着工业废水的排放使水中难降解的酚类有机污染物急剧增加，严重威胁水资源的回收利用。
[0003]为了降低工业废水中酚类有机污染物的含量，以便于实现对水资源的回收利用，现有技术对于有机废水的处理方法主要有膜分离法、吸附法等物理方法，还有电解法、臭氧氧化、光催化氧化等化学方法，但是上述处理方法能耗仍偏过大、费用又比较高、还有可能产生二次污染。因此，提供一种有效、环保且处理成本低的降解或处理工业废水中的酚类有机物的方法迫在眉睫。
[0004]为了解决该技术问题，专利技术人考虑到光催化氧化技术具有强劲稳定的氧化分解能力，在反应过程中可以分解并破坏很多有毒有害的有机物，并可以将它们转化为二氧化碳、水、硝酸根、硫酸根、磷酸根、卤素等无机小分子，从而实现完全矿化、有效环保处理的目的，故本专利技术试图结合光催化氧化技术提供一种有效、环保且处理成本低的降解或处理工业废水中的酚类有机物的方法。
[0005]专利技术人考虑到石墨相
‑
氮化碳(g
‑
C3N4)具有层状结构，且晶体结构非常简单，其价带由N
2p
轨道构成，导带有C
2p
构成，且具有独特的电子结构、合适的禁带宽度、高的热稳定性和化学稳定性、环境友好和成本低廉的优点，故专利技术人试图石墨相
‑
氮化碳作为本专利技术光催化材料的制备原料。然而，纯的g
‑
C3N4材料存在许多缺点：1)由于其特殊的层状结构导致光生电子
‑
空穴有较高的复合率，光催化降解污染物效率不高；2)比表面积较小；3)较低的可见光利用率，这些缺点都限制了其大规模在环境净化方面的应用。
[0006]为此，本专利技术提供一种光降解酚类有机物用光催化材料及其制备方法和应用，通过对g
‑
C3N4进行改性后作为光催化材料以光降解工业废水中的酚类有机物。

技术实现思路

[0007]为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种光降解酚类有机物用光催化材料及其制备方法和应用。
[0008]本专利技术的光降解酚类有机物用光催化材料及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：
[0009]本专利技术第一个目的是提供一种光降解酚类有机物用光催化材料的制备方法，包括：
[0010]步骤1，以介孔氮化碳为基质，将其均匀分散于有机溶剂A中，随后进行第一次超声
处理，获得溶液A；
[0011]将多酸均匀分散于有机溶剂B中，获得溶液B；
[0012]其中，所述多酸为H3PW
12
O
40
、H3PMo
12
O
40
、H4SiW
12
O
40
和H4SiMo
12
O
40
中的任意一种；
[0013]步骤2，将溶液B加入至所述溶液A中，获得溶液C；对所述溶液C进行第二次超声处理，干燥后，于180～220℃的温度下进行烧结处理，即获得所述光降解酚类有机物用光催化材料。
[0014]进一步地，所述有机溶剂A为甲醇。
[0015]进一步地，所述有机溶剂B为甲醇。
[0016]进一步地，所述溶液C中，介孔氮化碳与所述多酸的质量比为1:1.5～50。
[0017]进一步地，所述烧结处理的保温时间为2～6h。
[0018]进一步地，所述第一次超声处理的超声时间为12～16h。
[0019]进一步地，所述第二次超声处理的超声时间为2～6h。
[0020]本专利技术的第二个目的是提供一种上述制备方法制备的光降解酚类有机物用光催化材料。
[0021]本专利技术的第三个目的是提供一种上述光降解酚类有机物用光催化材料在光降解酚类有机物中的应用。
[0022]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0023]本专利技术以具有多孔结构的mpg
‑
C3N4作为基质，mpg
‑
C3N4具有较大的比表面积、催化活性位点丰富，同时有着开放的结晶孔，有利于载流子的扩散，提高捕获光的能力，而且mpg
‑
C3N4纳米结构有利于其他光催化材料在其表面生长。并且，本专利技术采用多酸作为改性材料，通过在多孔结构的mpg
‑
C3N4上复合多金属氧酸盐，以实现半导体光生载流子的有效分离进而提高光催化效率。且本专利技术将mpg
‑
C3N4和多酸分别制成溶液，并借助超声作用将两者在溶液环境中混匀后进行烧结处理，使得多酸通过静电作用和氢键复合在mpg
‑
C3N4表面形成复合材料，从而通过多酸实现对mpg
‑
C3N4的改性处理。
[0024]本专利技术制备的光降解酚类有机物用光催化材料中，多酸作为电子受体能捕获C3N4的光生电子从而促进光生载流子的分离，进而实现对g
‑
C3N4光催化活性的改善。且本专利技术制备的光降解酚类有机物用光催化材料具有高效的可见光光降解苯酚能力(λ>420nm)。
附图说明
[0025]图1为实施例1
‑
4的光催化材料、以及mpg
‑
C3N4的XRD谱图；
[0026]图2为实施例1
‑
4的光催化材料、mpg
‑
C3N4、市售C3N4、单一的H3PW
12
O
40
、H3PMo
12
O
40
、H4SiW
12
O
40
和H4SiMo
12
O
40
的UV
‑
Vis光谱谱图；
[0027]图3为市售g
‑
C3N4的SEM图像；
[0028]图4为实施例1中制备的mpg
‑
C3N4的SEM图像；
[0029]图5和图6分别为实施例3的光催化材料不同位置的HRTEM图像；
[0030]图7为实施例3的光催化材料的元素分析结果；
[0031]图8为实施例3的光催化材料的XPS测试结果，其中，图8(a)为全谱，图8(b)为C1s谱，图8(c)为W4f谱，图8(d)为Si2p谱，图8(e)为O1s谱，图8(f)为N1s谱；
[0032]图9为实施例1
‑
4的光催化材料、mpg
‑
C3N4、市售C3N4降解苯酚的动力学方程；
[0033]图10为实施例1
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光降解酚类有机物用光催化材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤1，以介孔氮化碳为基质，将其均匀分散于有机溶剂A中，随后进行第一次超声处理，获得溶液A；将多酸均匀分散于有机溶剂B中，获得溶液B；其中，所述多酸为H3PW
12
O
40
、H3PMo
12
O
40
、H4SiW
12
O
40
和H4SiMo
12
O
40
中的任意一种；步骤2，将溶液B加入至所述溶液A中，获得溶液C；对所述溶液C进行第二次超声处理，干燥后，于180～220℃的温度下进行烧结处理，即获得所述光降解酚类有机物用光...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐树戈，冯小佳，
申请(专利权)人：沈阳农业大学，
类型：发明
国别省市：