【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光芬顿催化剂，具体而言，尤其涉及一种具有p-n结构fe3o4/g-c3n4自循环光芬顿催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
1、光催化技术由于其高效、无二次污染等优点，成为了有机污染物治理领域的重要技术之一。在各种先进氧化技术中，光芬顿技术由于其高效、可控、无二次污染等优点而备受关注。但是常见的光芬顿催化剂在降解过程中需要加入额外的氧化剂、铁源，如：过氧化氢(y.zhao,s.kang,l.qin,w.wang,t.zhang,s.song,s.komarneni,self-assembled gelsof fe-chitosan/montmorillonite nanosheets:dye degradation by the synergisticeffect of adsorption and photo-fenton reaction,chemical engineering journal,379(2020)122322.)、氯化亚铁(j.sun,t.xue,l.cui,j.liu.bibonding constructingcoordinatively unsaturated zni+(0<i<2)sites for enhanced photo-fentonactivity.advanced sustainable systems,7(2023),2300116.)，因此存在成本高、易形成铁泥、碱性环境下效率低等缺点，这些缺点严重限制了光芬顿技术的实际应用。因此，迫切需要开发一种具有广泛实用
技术实现思路
1、针对上述提出的光芬顿催化剂的不足，本专利技术目的在于提供一种具有p-n结构fe3o4/g-c3n4自循环光芬顿催化剂的制备方法，并使之能够在无添加剂(氧化剂、铁源)的条件下直接通过芬顿反应应用于对有机污染物的降解，解决了现有光芬顿催化剂需要加入额外氧化剂及铁源、ph条件苛刻及易形成铁泥的问题。本专利技术制备方法流程简单，环境友好，并且所得具有p-n结构fe3o4/g-c3n4自循环光芬顿催化剂表现出优异的催化降解活性。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术一方面提供一种具有p-n结构fe3o4/g-c3n4自循环光芬顿催化剂的制备方法，所述催化剂包括p型半导体结构fe3o4和n型半导体结构g-c3n4基体；所述n型半导体结构g-c3n4基体采用三嗪类有机物作为原料通过热聚合方法制备；所述p型半导体结构fe3o4是通过光辐照处理结合在惰性气氛下热解处理在g-c3n4表面形成。
4、作为优选的，所述方法包括以下步骤：
5、步骤1：将三嗪类有机物与氨水混合后置于反应炉中进行热处理，得到g-c3n4粉末；
6、步骤2：将步骤1得到的g-c3n4粉末分散于金属fe盐溶液中，得到悬浊液a，将悬浊液a在光辐照条件下搅拌，离心并超声洗涤得到固体，随后干燥，得到负载金属fe离子的g-c3n4粉末；
7、步骤3：将步骤2得到的负载金属fe离子的g-c3n4粉末研磨后分散于配体溶液中得到悬浊液b，搅拌，离心、超声洗涤后得到固体，随后干燥，得到具有混合价态fe3+/fe2+的g-c3n4基体复合材料；
8、步骤4：将步骤2得到的具有混合价态fe3+/fe2+的g-c3n4基体复合材料研磨后置于管式炉中，在惰性气氛下进行热解处理，得到具有p-n结构fe3o4/g-c3n4自循环光芬顿催化剂。
9、作为优选的，步骤1中，所述三嗪类有机物为尿素、三聚氰胺、硫脲、三聚硫氰酸中的一种或多种；含氮三嗪类化合物可以通过简单的热处理生成具有多孔结构的石墨相氮化碳(g-c3n4)，g-c3n4可以在光照条件下将水氧化为过氧化氢。
10、作为优选的，步骤1中，所述三嗪类有机物与氨水的质量比为10:3。
11、作为优选的，步骤1中，热处理的温度为450-550℃，热处理的时间为1-5h，升温速率为0.5-20℃/min；三嗪类有机物的分子结构含有多个稳定的芳环结构，因此需要吸收充足的能量才能分解，较高的温度和升温速率会导致三嗪类有机物的分子结构快速分解，从而破坏g-c3n4的框架和结构，影响催化剂生成过氧化氢性能。
12、作为优选的，步骤2中，所述悬浊液a中g-c3n4的浓度为1-20g/l。
13、作为优选的，步骤2中，所述金属fe盐包括氯化铁、硝酸铁、碳酸铁中的一种或多种；金属fe盐溶液中的金属fe3+离子可以与g-c3n4中的n配位，同时金属fe盐溶液中的金属fe3+离子稳定性高，不易被氧化。
14、作为优选的，步骤2中，所述金属fe盐溶液的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇中一种或多种，所述金属fe盐溶液的浓度为1mmol/l-2mol/l。
15、作为优选的，步骤2中，所述搅拌的时间为3-24h。
16、作为优选的，步骤2中，所述干燥的温度为40-70℃，干燥的时间为3-24h；干燥时间过长、温度过高，金属fe易生成其他fe的氧化物、氮化物或碳化物等。
17、作为优选的，步骤2中，所述光辐照处理的光波长为200-1100nm，功率为300w，光源距离溶液上表面距离为5cm；光波长过短或过长，功率较低或过载及距离溶液上表面距离过大时，g-c3n4基体对光子的利用率将降低，无法使其与铁源完全结合，同时距离溶液上表面距离较近易产生热效应影响反应。
18、作为优选的，步骤3中，所述悬浊液b中，负载金属fe离子的g-c3n4的浓度1-20g/l。
19、作为优选的，步骤3中，所述配体包括2-甲基咪唑、n,n-二甲基甲酰胺、对苯二甲酸的羧酸盐、膦酸盐、咪唑酸盐和酚酸酯中的一种。
20、作为优选的，步骤3中，所述配体溶液的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇中一种或多种，配体溶液的溶剂与金属fe盐溶液的溶剂相同，所述配体溶液的浓度为1mmol/l-2mol/l。
21、作为优选的，步骤3中，所述搅拌的时间为3-24h。
22、作为优选的，步骤3中，所述干燥的温度为30-60℃，干燥的时间为3-24h；干燥时间过长、温度过高，金属fe易生成其他fe的氧化物、氮化物或碳化物等。
23、作为优选的，步骤3中，所述离心的转速为2000-12000rpm，时间2-20min；所述搅拌的速率为100-1000rpm；所述超声洗涤的溶剂为去离子水、甲醇、乙醇中一种或多种，洗涤1-5次。
24、作为优选的，步骤4中，所述惰性气氛包括氮气、氩气、氦气中的一种或多种；在惰性气氛保护下，热解可以有效保护g-c3n4的骨架结构，同时减少的氧与fe源的反应进程，有助于形成p-n异质结构。
25、作为优选的，步骤4中，所述热解的温度为350-550℃，热解的时间为1-5h。
26、本专利技术另一方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有p-n结构Fe3O4/g-C3N4自循环光芬顿催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂包括p型半导体结构Fe3O4和n型半导体结构g-C3N4基体；所述n型半导体结构g-C3N4基体采用三嗪类有机物作为原料通过热聚合方法制备；所述p型半导体结构Fe3O4是通过光辐照处理结合在惰性气氛下热解处理在g-C3N4表面形成。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述三嗪类有机物为尿素、三聚氰胺、硫脲、三聚硫氰酸中的一种或多种；
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述热处理的温度为450-550℃，热处理的时间为1-5h，升温速率为0.5-20℃/min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述悬浊液A中g-C3N4的浓度为1-20g/L；
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述光辐照处理的光波长为200-1100nm，功率为300W，光源距离溶液上表面距离为5cm
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述悬浊液B中，负载金属Fe离子的g-C3N4的浓度1-20g/L；
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述惰性气氛包括氮气、氩气、氦气中的一种或多种；
9.一种权利要求1-8任一项所述制备方法制得的具有p-n结构Fe3O4/g-C3N4自循环光芬顿催化剂的应用，其特征在于：用于降解废水中的有机污染物，所述有机污染物包括染料、酚类化合物、氯化烃、溴代烃类、苯系物质中一种或多种。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，包括以下步骤：将具有p-n结构Fe3O4/g-C3N4自循环光芬顿催化剂加入含有有机污染物溶液中，达到吸附平衡后，使其在光照射下进行反应；光的波长为200-1200nm。
...【技术特征摘要】
1.一种具有p-n结构fe3o4/g-c3n4自循环光芬顿催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂包括p型半导体结构fe3o4和n型半导体结构g-c3n4基体；所述n型半导体结构g-c3n4基体采用三嗪类有机物作为原料通过热聚合方法制备；所述p型半导体结构fe3o4是通过光辐照处理结合在惰性气氛下热解处理在g-c3n4表面形成。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述三嗪类有机物为尿素、三聚氰胺、硫脲、三聚硫氰酸中的一种或多种；
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述热处理的温度为450-550℃，热处理的时间为1-5h，升温速率为0.5-20℃/min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述悬浊液a中g-c3n4的浓度为1-20g/l；
6.根据权利要...
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