/cnb及其制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光催化領(lǐng)域，涉及一種光催化劑的制備方法，特別涉及一種制備復合光催化劑In203/CNB的方法及其應用。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題一直受到人們的普遍關(guān)注。隨著治理工業(yè)污染技術(shù)的不斷提高，光催化技術(shù)，即利用太陽能對污染物進行光催化降解技術(shù)在環(huán)境治理方面的研宄越來越深入。
[0003]研宄光催化劑的另一條思路是尋找新型光催化劑。
[0004]g_C3N4以其光催化活性較高、穩(wěn)定性好、原料價格便宜、尤其是不含金屬這一突出優(yōu)點，使它成為一種新型的光催化材料，然而，單一相催化劑通常因量子效率低而使其光催化性能表現(xiàn)不夠理想，由于g_C3N4材料光生電子-空穴復合率較高，導致其催化效率較低，從而限制了它在光催化方面的應用。
[0005]因此，基于g_C3N4材料開發(fā)一種光催化效率高，制備方法簡便快速的光催化劑具有巨大的實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn):將含氮有機物與含硼化合物混合，采用浸漬-煅燒法制備硼摻雜的g_C3N4，即CNB，再將與制得的CNB按照不同的重量比進行煅燒復合，制得In2O3與CNB不同重量比率的In 203/CNB復合光催化劑具有良好的光催化降解效率，特別是在光催化降解染料污水方面，其光催化降解率較In2O3原料和CNB均有顯著提高。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供以下方面:
[0008]第一方面，本發(fā)明提供一種制備復合光催化劑In203/CNB的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0009](I)分別稱取含氮有機物和含硼化合物，混合后溶解，再除去混合物中的溶劑，將除去溶劑后得到的固體煅燒，冷卻，制得產(chǎn)物CNB ;
[0010](2)分別稱取In2O3和步驟I中制得的產(chǎn)物CNB，混合后粉碎、煅燒、冷卻，得到復合光催化劑In203/CNB。
[0011]第二方面，本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述第一方面所述的方法制得的復合光催化劑，其特征在于，
[0012]所述復合光催化劑In203/CNB中，In2O3與CNB的重量比為In 203的重量:CNB的重量=(0.001 ?3.0) g: (0.5 ?5.0) g,優(yōu)選為(0.005 ?2.5) g: (0.8 ?4.0) g,更優(yōu)選為(0.01 ?2.0) g: (1.0 ?3.5) g,進一步優(yōu)選為(0.01 ?0.9) g:1g,如 0.0lg:1g, 0.05g:1g,0.lg:1g, 0.5g: lg，0.9g:1g ;和 / 或
[0013]根據(jù)紅外光譜圖，其在波數(shù)約為1415CHT1和1473cm ―1處存在吸收峰；和/或
[0014]根據(jù)光致發(fā)光光譜圖，其在波長約為400nm?600nm范圍內(nèi)不存在明顯信號峰。
[0015]第三方面，根據(jù)上述第一方面所述的方法制得的復合光催化劑In203/CNB或根據(jù)上述第二方面所述的復合光催化劑In203/CNB在光催化降解污水，特別是染料污水方面的應用。
【附圖說明】
[0016]圖1a示出In2O3原料的透射電鏡圖；
[0017]圖1b示出實施例3制得樣品的透射電鏡圖；
[0018]圖2示出樣品的紅光光譜圖，其中，
[0019]曲線a示出In2O3原料的紅外光譜曲線；
[0020]曲線b示出實施例3制得樣品的紅外光譜曲線；
[0021]曲線c示出實施例4制得樣品的紅外光譜曲線；
[0022]曲線d示出對比例I制得樣品的紅外光譜曲線；
[0023]圖3示出樣品的光致發(fā)光光譜圖，其中，
[0024]曲線a示出In2O3原料的光致發(fā)光光譜線；
[0025]曲線b示出實施例3制得樣品的光致發(fā)光光譜線；
[0026]曲線c示出對比例I制得樣品的光致發(fā)光光譜線；；
[0027]圖4示出樣品紫外光催化活性(甲基橙)，其中，
[0028]a表示In2O3原料在紫外光催化下對甲基橙的降解率；
[0029]b表示實施例1制得樣品在紫外光催化下對甲基橙的降解率；
[0030]c表示實施例2制得樣品在紫外光催化下對甲基橙的降解率；
[0031]d表示實施例3制得樣品在紫外光催化下對甲基橙的降解率；
[0032]e表示實施例5制得樣品在紫外光催化下對甲基橙的降解率；
[0033]圖5示出樣品的紫外光催化活性(亞甲基藍)，其中，
[0034]a表示In2O3原料在紫外光催化下對亞甲基藍的降解率；
[0035]b表示實施例1制得樣品在紫外光催化下對亞甲基藍的降解率；
[0036]c表示實施例2制得樣品在紫外光催化下對亞甲基藍的降解率；
[0037]d表示實施例3制得樣品在紫外光催化下對亞甲基藍的降解率；
[0038]e表示實施例5制得樣品在紫外光催化下對亞甲基藍的降解率；
[0039]圖6示出清除劑對復合光催化劑活性的影響(甲基橙實驗)，其中，
[0040]No表示不加清除劑，
[0041]IPA表示異丙醇，
[0042]AO表不草酸錢，
[0043]BQ表示對苯醌，
[0044]CAT表示過氧化氫酶。
【具體實施方式】
[0045]下面通過對本發(fā)明進行詳細說明，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。
[0046]以下詳述本發(fā)明。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種制備復合光催化劑In203/CNB的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0048]步驟1，分別稱取含氮有機物和含硼化合物，混合后溶解，除去混合物中的溶劑，將除去溶劑后得到的固體煅燒，冷卻。
[0049]含氮有機物中同時含有氮元素及碳元素，S卩，含氮有機物在制備硼摻雜的石墨相氮化碳中既作為氮源物質(zhì)又作為碳源物質(zhì)。
[0050]在本發(fā)明中，使用碳氮比為(1:3)?(3:1)的小分子量的含氮有機物作為原料，優(yōu)選使用碳氮比為1:2的小分子量含氮有機物作為原料，如單氰胺、二氰二胺、三聚氰胺、尿素和鹽酸胍等，優(yōu)選為三聚氰胺。
[0051]本發(fā)明選擇的含硼化合物選自氧化硼、硼酸和/或含硼鹽，優(yōu)選選自氧化硼、硼酸、硼酸鈉、硼酸鉀、四苯基硼酸鉀和/或四苯基硼酸鈉等，優(yōu)選為四苯基硼酸鈉。
[0052]本發(fā)明選擇含氮有機物與含硼化合物的重量比為含氮有機物的重量:含硼化合物的重量=(1.0 ?20.0)g: (0.5 ?50.0)mg，優(yōu)選為(3.0 ?18.0)g: (1.0 ?45.0)mg，更優(yōu)選為(5.0 ?15.0)g: (1.5 ?40.0)mg，進一步優(yōu)選為(8.0 ?12.0)g: (2.0 ?35.0)mg，再進一步優(yōu)選為(9.0 ?11.0) g: (2.0 ?30.0)mg,如 10.0g: 2.5mg、10.0g: 5.0mg、10.0g: 10.0mg和 10.0g:20.0mg0
[0053]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將含氮有機物和含硼化合物置于液相體系中混合，能夠使上述兩種物質(zhì)混合充分，煅燒制得的硼摻雜氮化碳形貌均一。
[0054]本發(fā)明對含氮有機物和含硼化合物所在液相體系的溶劑不做特別限定，優(yōu)選使用純凈水、去離子水和/或蒸餾水，優(yōu)選為蒸餾水。
[0055]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，除去含氮有機物和含硼化合物混合物所在液相體系中的溶劑能夠顯著縮短煅燒時間，因此，本發(fā)明選擇在煅燒前除去含氮有機物和含硼化合物混合物所在液相體系中的溶劑，本發(fā)明對除去溶劑的方式不做特別限定，現(xiàn)有技術(shù)中任何一種除去溶劑的方式均可使用，如常溫揮發(fā)、常壓加熱、減壓蒸餾等，本發(fā)明對除去溶劑時的溫度也不做特別限定，以不使含氮有機物和含硼化合物分解為優(yōu)選，如30°C?200°C，更優(yōu)選為50°C?150°C，進一步優(yōu)選為 60V?120°C，如 80°C。
[0056]含氮有機物與含硼化合物在400°C?800°C下煅燒時能夠生成硼摻雜氮化碳，即CNB，而且制得的產(chǎn)物形貌均一，本發(fā)明優(yōu)選煅燒溫度為450°C?700°C，更優(yōu)選為400°C?600。。，如 550 0C ο
[0057]本發(fā)明人進一步發(fā)現(xiàn)，煅燒時間為I?5小時即可充分反應，因此，本發(fā)明優(yōu)選選擇煅燒時間為1.5?4小時，更優(yōu)選為2?3.5小時，如2小時。
[0058]步驟2，分別稱取In2O3和步驟I中制得的產(chǎn)物CNB，混合后粉碎、煅燒、冷卻，得到復合光催化劑。
[0059]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當In2O3與CNB按照重量比為In2O3的重量:CNB的重量=(0.001?3.0)g: (0.5?5.0) g進行混合時，制得的復合光催化劑In203/CNB的光催化降解有機物的催化效率高，因此，本發(fā)明優(yōu)選In2O3的重量:CNB的重量=(0.005?2.5)g: (0.8?4.0)g，更優(yōu)選為(0.01 ?2.0)g: (1.0 ?3.5) g，進一步優(yōu)選為(0.01 ?0.9) g: lg，如 0.0lg: lg，0.05g:lg, 0.lg:lg，0.5g:1g 和 0.9g:lg。
[0060]將上述混合物粉碎后，In2O3與CNB混合得更為充分，且粒徑減小，明顯縮短后續(xù)煅燒過程的反應時間，而且制得的復合光催化劑In203/CNB形貌均一，光催化性能穩(wěn)定，因此，本發(fā)明選擇在煅燒前對混合物進行粉碎處理。
[0061 ] 本發(fā)明對粉碎方式不做特別限定，如研磨等。
[0062]本發(fā)明對粉碎的時間也不做特別限定，以能夠使In2O3與CNB充分混合為優(yōu)選，優(yōu)選5分鐘?2小時，更優(yōu)選為10分鐘?I小時，如20分鐘。
[0063]粉碎后的In2O3與CNB混合物在300°C?900°C條件下煅燒，即可制得形貌均一，光催化效率高的復合光催化劑In203/CNB，因此，本發(fā)明優(yōu)選煅燒溫度為350°C?800°C，更優(yōu)選為 400 0C ?600 0C，如 450 V。
[0064]本發(fā)明選擇鍛燒時間為I?5小時，優(yōu)選為1.5?4小時，如2小時。
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