CN104607240A - Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂及制备方法，所述制备方法包括以下步骤：11)取铋单质的前驱体与类石墨烯型碳化氮按照所述前驱体中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为0.1％～250％混合，得到混合物；12)将所述混合物加入1mol/L的硝酸溶液中得到混合物溶液，调节所述混合物溶液的PH值为1～2；13)混合物溶液在还原性溶剂的还原体系下加热，并通过原位沉积法得到Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂，加热的温度为80～210℃，加热时间为1h～48h。本发明所公开的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂及制备方法能够解决背景技术所述的因贵金属价格昂贵而导致光催化剂成本较高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂制备技术领域，更为具体地说，涉及一种Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂，本发明还涉及该光催化剂的制备方法。
背景技术
近些年来，氮氧化物(NOx)、硫化物、挥发性有机化合物(VOCs)等空气污染物导致室内空气质量较差，严重影响人的健康。由于人的一生在室内度过的时间大约有80％或以上，因此从某种意义上而言，室内空气污染已经成为危害人体健康的主要隐形杀手。随着科技越来越进步，人们对室内环境污染的治理方法也越来越多样化。传统的室内空气污染净化大多采用多孔吸附剂吸附技术(如采用活性炭、硅胶等吸附剂)，但这种吸附技术只是将污染物从气相转移到固相而收集于吸附剂中，并没有达到将污染物完全降解的目的，而且存在污染物后续处理的二次污染问题和吸附剂再生问题。
光催化技术由于能够深度氧化NOx、硫化物、VOCs等空气污染物并且极少产生二次污染，同时也不会存在吸附剂再生的问题，因此光催化技术在室内空气污染治理方面表现出广阔的应用前景。
但是，目前多数的光催化剂由于光响应范围窄，太阳能(可见光)利用率低，光生电子和空穴复合严重等问题的存在而阻碍光催化技术的应用。因此，寻求一种光能利用率高，光催化性能稳定的光催化剂乃当务之急。
类石墨烯型碳化氮(g-C3N4)由于具有良好的化学惰性、光热稳定性以及较强的可见光吸收(Eg≈2.7eV)性能等优点，而在光催化应用中有巨大应用前景。然而，g-C3N4的光生电子和空穴复合明显，较大程度抑制其光催化性能的提高。为克服这一缺点，研究者们将贵金属(例如Au，Ag，Pd,Pt等)负载在g-C3N4表面，构建半金属-有机复合光催化剂。经实践证明，这种半金属-有机复合光催化剂能够较大程度的加速其光生电子与空穴的分离，相应地，其可见光光催化活性也得到几倍甚至十几倍的提高。
但是，贵金属因地球储存稀少，市场价值较为昂贵，进而导致光催化剂的成本较高，这最终导致贵金属在光催化领域的应用受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂及制备方法，以解决背景技术所述的因贵金属价格昂贵而导致光催化剂成本较高的问题。
本发明实施例提供了Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
11)取铋单质(Bi)的前驱体与类石墨烯型碳化氮(g-C3N4)按照所述前驱体中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为0.1％～250％混合，得到混合物；
12)将所述混合物加入1mol/L的硝酸溶液中得到混合物溶液，调节所述混合物溶液的PH值为1～2；
13)混合物溶液在还原性溶剂的还原体系下加热，并通过原位沉积法得到Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂，加热的温度为80～210℃，加热时间为1h～48h。
优选的，所述混合物溶液中还包括稳定剂，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
优选的，所述还原性溶剂为乙二醇，所述前驱体为硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)。
优选的，所述加热时间为18h，所述加热的温度为160℃，所述质量比为5％。
优选的，所述加热时间为12h，所述加热的温度为160℃，所述质量比为25％。
优选的，所述加热时间为12h，所述加热的温度为180℃，所述质量比为25％。
优选的，所述加热时间为8h，所述加热的温度为80℃，所述质量比为50％。
优选的，所述加热时间为12h，所述加热的温度为120℃，所述质量比为50％。
基于本发明公开的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的制备方法，本发明还公开一种由上述任意一项所述的制备方法制备得到的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。
经过分析实验可知，由本发明提供的制备方法所获得的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂中，Bi单质负载在g-C3N4表面能够较大程度地加速g-C3N4光生电子与空穴的分离，进而提高了g-C3N4可见光光催化活性。相对于贵金属负载在g-C3N4表面而形成的半金属-有机复合光催化剂而言，Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂价格低廉，制备简单，能够更好地应用于光催化领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的制备方法流程图；
图2是本发明实施例1、2、3制备的三种不同质量比(15％、25％、50％)的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂与纯相g-C3N4的XRD图(XRD为X-ray diffraction的缩写，即X射线衍射)；
图3是本发明实施例1制备的质量比为15％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的SEM图(SEM为scanning electron microscope的缩写，即扫描电子显微镜)；
图4是本发明实施例2制备的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的SEM图；
图5是本发明实施例3制备的质量比为50％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的SEM图；
图6是本发明实施例提供的纯相g-C3N4的TEM图(TEM为transmission electronmicroscope的缩写，即透射电子显微镜)；
图7是本发明实施例2制备的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的TEM图；
图8是本发明实施例2制备的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂局部放大的TEM图；
图9是本发明实施例2制备的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的HRTEM图(HRTEM为high resolution transmission electron microscope的缩写，即高分辨率透射电子显微镜)；
图10是本发明实施例1、2、3制备的三种不同质量比(15％、25％、50％)的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂与纯相g-C3N4的PL图(PL为Photoluminescence的缩写，即荧光光谱)；
图11是本发明实施例1、2、3制备的三种不同质量比(15％、25％、50％)的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂与纯相g-C3N4的UV-Vis DRS图(UV-Vis DRS为UV-Visiblediffuse-reflection spectra，即紫外可见漫反射)；
图12是本发明实施例1、2、3制备的三种不同质量比(15％、25％、50％)的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂与纯相g-C3N4在可见光条件下对NO降解的降解效率对比图；
图13是本发明实施例2制备的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂在可见光条件下对NO降解的活性自由基检测图；
图14是本发明实施例2制备的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂在可见光条件下降解NO稳定性的测试图；
图15是本发明实施例2制备的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂与纯相g-C3N4在可见光条件下测试NO降解稳定性后的XRD图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂及制备方法，以解决背景技术所述的因贵金属价格昂贵而导致光催化剂成本较高的问题。
请参考附图1，本发明实施例所提供的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的制备方法包括以下步骤：
11)取铋单质的前驱体与类石墨烯型碳化氮按照所述前驱体中的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为0.1％～250％混合，得到混合物；
12)将所述混合物加入1mol/L的硝酸溶液中得到混合物溶液，调节所述混合物溶液的pH值为1～2；
13)混合物溶液在还原性溶剂的还原体系下加热，并通过原位沉积法得到Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂，加热的温度为80～210℃，加热时间为1h～48h。
经过分析实验可知，通过上述制备方法制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂，其催化活性要高于纯相g-C3N4的催化活性，而且相对于贵金属负载在g-C3N4表面而形成的半金属-有机复合光催化剂而言，Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂在实际应用中的成本显著降低。
通过对本发明实施例所制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂进行表征，可得知Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂具有以下特性：
(1)对Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂进行XRD分析(如图2所示)，证实Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂中同时存在g-C3N4相和Bi单质相。
(2)对Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂进行SEM分析(如图3、4和5所示)，证实本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂由一些微球和一些纳米片组成；对Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂进行TEM分析(如图6、7、8和9所示)，证明本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂中，Bi球的直径在150-200nm，且Bi球均匀负载与g-C3N4表面，同时Bi与g-C3N4之间紧密的接触也可以观察到，表明Bi/g-C3N4金属-半导体光催化剂的成功构建。
(3)对Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂进行PL测试分析(如图10所示)，证实Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂中Bi单质的含量越多，PL强度越低，证实了Bi单质具有加强g-C3N4中光生电子和空穴分离的作用。
(4)对Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂进行UV-Vis DRS分析(如图11所示)，测试其光响应范围，证明Bi单质的引入能加强g-C3N4从紫外-可见-红外区域对光的吸收，同时也可以观察到Bi的等离子体吸收峰。
通过降解一氧化氮(NO)来对本发明实施例提供的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的催化性能进行测试。测试过程如下：
(1)将0.2g实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂置于玻璃圆盘上；
(2)在反应器四周安装四个小风扇；
(3)在黑暗条件下，当NO浓度达到平衡时，用150W的卤钨灯照射Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂30min；后关灯，等NO的浓度再次回到初始浓度且平衡后，再次开灯，光照30min。
上述催化性能测试过程的条件为：相对湿度60％；氧气含量为21％；NO气流的流量为3.3L/min；NO的初始浓度为600μg/kg；卤钨灯照射前用420nm的截止滤光片滤除紫外光。
本发明实施例提供的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO降解的降解作用如下：
(1)Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为45％-70％(如图12所示)，要高于纯相g-C3N4对NO的降解率，降解率的计算公式为η(％)＝(1-C/C0)×100％，Co为初始NO浓度，C为光照30min后NO的瞬时浓度。
(2)超氧负离子(·O2 -)是Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂在可见光条件下降解NO的最主要降解自由基(如图13所示)。
(3)Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂能够稳定地降解NO(如图14所示)。
(4)Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂可以重复利用，降解效果基本一致(如图14和15所示)。
本发明实施例提供的制备方法中，为了提高反应的稳定性，混合物溶液中还可以包括稳定剂。具体的，稳定剂在步骤13)之前加入即可。优选的，稳定剂可以为PVP(Polyvinylpyrrolidone的缩写，指的是聚乙烯吡咯烷酮)。当然，本发明实施例中稳定剂可以为多种，并不局限于PVP。
本发明实施例提供的制备方法中，铋单质的前驱体可以有很多种，本发明不对前驱体的种类做限制。常用的铋单质的前驱体为硝酸铋(即Bi(NO3)3·5H2O)。通常，Bi(NO3)3·5H2O的制备方法为：将10g尿素放在50ml的坩埚中，在马弗炉中加热温度为550℃条件下煅烧2h而制得。同理，上述制备方法中还原性溶剂可以为乙醇、乙二醇等还原剂，当然本发明实施例不限制还原性溶剂的具体种类。
下面就本发明所公开的制备方法列举几种具体的实施例，所描述的实施例仅仅是本发明中的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有实施例都属于本发明保护的范围。
实施例1
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为15％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为160℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为15％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为15％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂通过XRD、SEM、TEM、HRTEM、PL、UV-Vis DRS进行表征。
本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为15％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO进行降解，具体过程为：在相对湿度60％，氧气含量为21％，NO气流的流量为3.3L/min，NO的初始浓度为600μg/kg的条件下，将0.2g实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂置于玻璃圆盘上；在反应器四周安装四个小风扇；在黑暗条件下，用420nm的截止滤光片滤除紫外光，当NO浓度达到平衡时，用150W的卤钨灯照射Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂30min；后关灯，等NO的浓度再次回到初始浓度且平衡后，再次开灯，光照30min。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为47.1％，可见Bi单质能够提高g-C3N4对NO降解率。
实施例2
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比25％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为160℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为60.1％。
实施例3
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比50％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为160℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为50％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为50％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为47.3％。
实施例4
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比250％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为160℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为250％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为250％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为44.9％。
实施例5
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比15％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为80℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为15％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为15％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为51.8％。
实施例6
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比25％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为180℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为55.6％。
实施例7
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比50％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为80℃的条件下热处理8h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为50％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为50％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为63.2％。
实施例8
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比50％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为120℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为50％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为50％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为65.9％。
实施例9
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比5％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为160℃的条件下热处理18h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为5％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为5％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为58.2％。
实施例10
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比1％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为160℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为1％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为1％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为54.3％。
实施例11
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比0.1％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为160℃的条件下热处理1h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为0.1％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为0.1％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为50.6％。
实施例12
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比15％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为160℃的条件下热处理48h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为15％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为15％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为49.3％。
实施例13
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比25％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为100℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为55.3％。
实施例14
将Bi(NO3)3·5H2O和g-C3N4按照Bi(NO3)3·5H2O中铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比25％混合，混合物在还原性溶剂的还原体系下加热温度为210℃的条件下热处理12h得到铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂。热处理结束后，待复合光催化剂的温度降至室温，装于试管中待用。
对本发明实施例制备的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为25％的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的表征及该复合光催化剂对NO的降解测试过程同实施例1。计算得到本发明实施例制备的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解率为48.6％。
实施例15
本发明实施例提供的纯相g-C3N4对NO进行降解测试过程同实施例1。计算得到纯相g-C3N4对NO的降解率为41.3％。
下表1为上述实施例1-15中各光催化剂对NO降解的降解率。
从表1可以看出，经过Bi沉积修饰g-C3N4的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对NO的降解相对于纯相g-C3N4对NO的降解而言，前者的降解率明显提高，降解效果明显。而且Bi取代贵金属与g-C3N4复合而制备复合光催化剂能够降低光催化剂在实际应用中的成本。
需要说明的是，本发明实施例提供的Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂对硫化物、挥发性有机化合物、非NO的氮氧化合物等其它空气污染物的催化机理与对NO的催化机理相同，因此本发明实施例中通过对NO的降解测试具有代表性。
虽然已经以具体实施例的方式描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种变化和修改，这些变化和修改同样包括在本发明的范围内。
Claims (10)
1.Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
11)取铋单质的前驱体与类石墨烯型碳化氮按照所述前驱体中的铋单质与类石墨烯型碳化氮的质量比为0.1％～250％混合，得到混合物；
12)将所述混合物加入1mol/L的硝酸溶液中得到混合物溶液，调节所述混合物溶液的pH值为1～2；
13)混合物溶液在还原性溶剂的还原体系下加热，并通过原位沉积法得到Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂，加热的温度为80～210℃，加热时间为1h～48h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合物溶液中还包括稳定剂，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原性溶剂为乙二醇，所述前驱体为硝酸铋。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热时间为1h～18h，所述加热温度为100℃～210℃，所述质量比为5％～200％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热时间为18h，所述加热的温度为160℃，所述质量比为5％。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热时间为12h，所述加热的温度为160℃，所述质量比为25％。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热时间为12h，所述加热的温度为180℃，所述质量比为25％。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热时间为8h，所述加热的温度为80℃，所述质量比为50％。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热时间为12h，所述加热的温度为120℃，所述质量比为50％。
10.一种Bi/g-C3N4半金属-有机复合光催化剂，其特征在于，由上述权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备而成。
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