【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂，尤其涉及一种cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着工业快速发展，水污染问题越来越严重，而利用太阳能降解污染物受到广泛关注，光催化作为近些年来染料废水处理中较为新颖的一项技术，具有产物清洁、不会造成二次污染且处理成本低等优点，并且在co2的催化还原、光解水产氢等领域也有较高的影响力，兼具环境效益和经济效益。cu2o是一种典型的p型半导体材料，其禁带宽度为1.90～2.2ev，在可见光范围内即可被激发出光催化性能。cu2o因无毒环保、易制备且制备成本低、具有理想的光电性质从而被广泛应用于光电子领域，但是也存在着比较常见的缺点，如易发生光腐蚀和载流子复合速率快等缺陷。
2、利用合适的半导体与其构筑异质结的制备工艺可以改进单一半导体光催化材料的某些不足，如提升对可见光的吸收范围和促进光生载流子的分离以提高催化剂的光催化性能。dai等人将cu2o和g-c3n4耦合，合成了一种高效的阶梯式异质结cu2o/g-c3n4催化剂，有效的界面电荷分离和转移使得该复合催化剂的催化性能最好(参见photocatalyticoxidation oftetracycline,reduction of hexavalent chromium and hydrogenevolution by cu2o/g-c3n4s-scheme photocatalyst:performance andmechanisminsight[j].applied surface science,2022
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料及其制备方法和应用，相比二元复合材料具有更高的催化活性。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料的制备方法，包括以下步骤：
4、将sic和碳氮前驱体混合，将所得混合物进行焙烧，得到sic/g-c3n4粉末；
5、将所述sic/g-c3n4粉末、阳离子表面活性剂、铜源与水混合，向所得混合料液中加入碱金属氢氧化物溶液，形成氢氧化铜絮状沉淀，向所得沉淀料液中加入还原剂溶液，氢氧化铜被还原为氧化亚铜，得到含氧化亚铜的料液；
6、将所述含氧化亚铜的料液进行水热反应，固液分离，得到cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料。
7、优选的，所述碳氮前驱体包括为三聚氰胺、尿素、单氰胺、双氰胺和硫脲中的至少一种；所述sic和碳氮前驱体的质量比为1:1～5。
8、优选的，所述焙烧的温度为450～750℃，保温时间为3～5h。
9、优选的，所述铜源中铜离子与sic/g-c3n4粉末的质量比为1:3～18。
10、优选的，所述阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵；所述铜源中铜离子与阳离子表面活性剂的摩尔比为1:0.5～3。
11、优选的，所述碱金属氢氧化物溶液包括naoh溶液或koh溶液；所述铜源中铜离子与碱金属氢氧化物的摩尔比为1:5～10。
12、优选的，所述还原剂溶液为抗坏血酸溶液或葡萄糖溶液；所述铜源中铜离子与还原剂溶液中还原剂的摩尔比为1:0.25～1。
13、优选的，所述水热反应的温度为120～200℃，时间为7～15h。
14、本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料。
15、本专利技术提供了上述方案所述cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料作为光催化剂在降解水中有机污染物中的应用。
16、本专利技术提供了一种cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料的制备方法，包括以下步骤：将sic和碳氮前驱体混合，将所得混合物进行焙烧，得到sic/g-c3n4粉末；将所述sic/g-c3n4粉末、阳离子表面活性剂、铜源与水混合，向所得混合料液中加入碱金属氢氧化物溶液，形成氢氧化铜絮状沉淀，向所得沉淀料液中加入还原剂溶液，氢氧化铜被还原为氧化亚铜，得到含氧化亚铜的料液；将所述含氧化亚铜的料液进行水热反应，固液分离，得到cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料。
17、本专利技术通过将sic和碳氮前驱体混合后焙烧可以使sic和g-c3n4同时在一个步骤中制得，工艺简单，原料低廉，制备成本低，且本专利技术制得的三元复合材料中，利用cu2o与g-c3n4的p-n结和cu2o与sic的z-scheme的协同作用，能有效的促进电子和空穴从cu2o光催化剂中分离，抑制cu2o的光自分解，同时形成等效宽禁带，充分利用sic价带的强氧化性和cu2o导带的强还原性，大幅提高光催化性能；本专利技术制备的cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料作为光催化剂在110min内降解甲基橙水污染物的比例可达93.70％；光催化活性相比于sic/g-c3n4二元材料提升了60倍，比cu2o/sic和cu2o/g-c3n4分别提升了8.07倍和0.21倍。
18、本专利技术制得的cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料在三次循环利用之后，降解率依旧能保持在接近90％，重复利用性能好，且对环境无二次污染。
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1.一种Cu2O/SiC/g-C3N4三元复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳氮前驱体包括为三聚氰胺、尿素、单氰胺、双氰胺和硫脲中的至少一种；所述SiC和碳氮前驱体的质量比为1:1～5。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为450～750℃，保温时间为3～5h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜源中铜离子与SiC/g-C3N4粉末的质量比为1:3～18。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵；所述铜源中铜离子与阳离子表面活性剂的摩尔比为1:0.5～3。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属氢氧化物溶液包括NaOH溶液或KOH溶液；所述铜源中铜离子与碱金属氢氧化物的摩尔比为1:5～10。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂溶液为抗坏血酸溶液或葡萄糖溶液；所述铜源中铜离子与还原剂溶液中还原剂的摩尔比为1:0
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120～200℃，时间为7～15h。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的Cu2O/SiC/g-C3N4三元复合材料。
10.权利要求9所述Cu2O/SiC/g-C3N4三元复合材料作为光催化剂在降解水中有机污染物中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种cu2o/sic/g-c3n4三元复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳氮前驱体包括为三聚氰胺、尿素、单氰胺、双氰胺和硫脲中的至少一种；所述sic和碳氮前驱体的质量比为1:1～5。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为450～750℃，保温时间为3～5h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜源中铜离子与sic/g-c3n4粉末的质量比为1:3～18。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵；所述铜源中铜离子与阳离子表面活性剂的摩尔比为1:0.5～3。...
【专利技术属性】
技术研发人员：海子彬，薛梦瑶，余灏，唐然，韩经纬，李洋，
申请(专利权)人：安徽省生态环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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