CN106807430A - 具有特殊包覆结构的g‑C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法 - Google Patents
具有特殊包覆结构的g‑C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106807430A CN106807430A CN201710183315.8A CN201710183315A CN106807430A CN 106807430 A CN106807430 A CN 106807430A CN 201710183315 A CN201710183315 A CN 201710183315A CN 106807430 A CN106807430 A CN 106807430A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diatomite
- vacuum
- ultrasound
- freeze drying
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 33
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 21
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 abstract 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000005945 translocation Effects 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 6
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 6
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Chemical group 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Chemical group 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000987 azo dye Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004452 microanalysis Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001055 reflectance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/14—Diatomaceous earth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/28016—Particle form
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有特殊包覆结构的g‑C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法，将硅藻土煅烧后分散于氢氧化钠溶液中，超声、搅拌，过滤并真空冷冻干燥,再分散于硫酸中，超声、搅拌，过滤并真空冷冻干燥；将g‑C3N4煅烧后分散在盐酸中，超声、搅拌，过滤并真空冷冻干燥得g‑C3N4催化剂；将真空冷冻干燥的硅藻土与g‑C3N4催化剂分散于去离子水中，超声、搅拌，过滤并烘干为粉体，粉体真空煅烧得到有特殊包覆结构的g‑C3N4@硅藻土复合光催化剂。相比于纯g‑C3N4，g‑C3N4@硅藻土复合光催化剂对可见光的吸收增强，可见光光催化活性有较大提高。本发明工艺简单、便捷易行且成本低廉，具有良好的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于光催化领域，涉及一种新型高性能复合光催化剂材料g-C3N4@硅藻土的制备方法，具体地说是一种层状g-C3N4包覆硅藻土的新型核-壳结构复合光催化剂材料的制备方法。
背景技术
随着工业化与现代化进程的加速，环境污染亦日趋严重，极大地威胁人类自身的生存与发展。1972年，Fujishima和Honda首次发现了TiO2电极上的光催化现象，并在《自然》杂志上进行了报道，光催化技术由此引起了人们的极大关注。由于光催化技术能够直接利用太阳能，在温和条件下对有机物进行降解，产物是没有污染的CO2和H2O，相比传统技术具有无与伦比的优势，因而给环境污染的治理提供了一条全新的思路，具有广阔的应用前景。
在光催化技术中，光催化剂是其核心，发展高效稳定的可见光光催化剂是光催化技术大规模实际应用的前提。g-C3N4是近年来被广泛研究的非金属半导体材料，其与石墨的结构类似，具备很多优良特性。相比于传统宽禁带半导体光催化剂ZnO与TiO2，g-C3N4具有较窄的禁带宽度，能够在可见光下响应；除此以外，其能够通过简单的前驱体热缩聚反应来制备，因而资源丰富且价格低廉；同时，g-C3N4还具有良好的热稳定性和化学稳定性，是有望实际应用的一种可见光光催化剂。然而g-C3N4也存在着本体材料的比表面积小、光生载流子复合率较高、量子效率低和太阳光的有效利用较差等问题，另外由于光催化剂g-C3N4的尺寸较大，难于负载，因而在光催化反应过程中难于回收再利用。
硅藻土是一种硅质岩石，一般是由硅藻的单细胞藻类死亡以后的硅酸盐遗骸形成的，主要成分是无定形的SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等和有机质，其结构为多孔圆盘状或多孔圆筒状。由于硅藻土的表面和内部孔洞中含有硅羟基和氢键，所以硅藻土具有一定的表面活性和吸附性能，可用为光催化剂载体，但硅藻土并不具备光催化活性。
发明内容
本发明目的在于提供一种对可见光具有较强的吸收，同时还具有强的吸附性；材料成本低廉，易于回收再利用的具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法。
本发明目的的实现方式为，具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法，具体步骤如下：
1)将硅藻土在450℃～600℃中煅烧1～4h后分散于质量分数为3％～10％的氢氧化钠溶液中，超声10min,搅拌50min，过滤并真空冷却干燥；再分散于质量分数为20％～50％的硫酸中超声15min,搅拌60min，过滤并真空冷冻干燥6h；
所述硅藻土质量与氢氧化钠溶液质量比为1:3；
所述硅藻土与硫酸溶液质量比为1:6；
所述超声条件为，频率40KHz,功率150W；
所述真空冷冻干燥条件为，-35～-40℃预冻2h，真空度5～10Pa；
2)将g-C3N4在450℃～550℃中煅烧1～4h后分散在0.1mol/L～2mol/L的盐酸中，超声1h，搅拌8h，过滤并真空冷冻干燥6h，得g-C3N4粉体；
所述超声条件为，超声频率40KHz,超声功率150W；
所述真空冷冻干燥是，先在-35～-40℃真空预冻2h，真空度5～10Pa；
3)取步骤1)中处理的硅藻土，分散于100mLml去离子水中，超声15min，搅拌15min，加入步骤2)中得到的g-C3N4粉体，继续超声30min，搅拌3h，过滤并用真空干燥箱在100℃下烘干,得硅藻土g-C3N4复合粉体；
所述硅藻土与g-C3N4催化剂的质量比为1:5～1:20；
所述超声条件为，超声频率40KHz,超声功率150W；
4)将步骤3)所得硅藻土g-C3N4粉体在400℃～550℃温度下真空煅烧1-4h，得到具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂；
所述真空冷冻干燥条件为，-35～-40℃预冻2h，真空度5～10Pa。
本发明利用硅藻土作为催化剂载体，通过对硅藻土以及层状g-C3N4材料进行表面改性，利用二者之间的静电自组装以及随后的真空煅烧形成一种具备特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂。相比于纯g-C3N4材料，可见光光催化活性得到极大提升，在可见光区域具有更强的吸收，同时还具备较强的吸附性能，因而具有比单一g-C3N4更好的光催化活性。本发明工艺简单、便捷易行且成本低廉，易于回收再利用。
本发明制备的复合光催化剂可在环境污染治理、光催化水解制氢、光催化二氧化碳还原等方面应用，具有良好的工业应用前景。
附图说明
图1为实施例3中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂、纯g-C3N4及纯硅藻土的X射线衍射图谱，
图2为本发明实施例3中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂、纯g-C3N4及纯硅藻土的紫外漫反射图谱，
图3a、b为纯硅藻土及实施例3中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的扫描电子显微镜照片，
图4a、b为纯g-C3N4与实施例3中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的透射电子显微镜照片，
图5为实施例1-4中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂及纯g-C3N4的光催化性能测试图。
具体实施方式
本发明的具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂材料是由g-C3N4与硅藻土复合而成，其中g-C3N4的形态为细小的片层状，硅藻土有良好的吸附性，硅藻土良好的吸附性及其与细小片状g-C3N4之间的静电吸附作用可以使g-C3N4附着于硅藻土的表面，形成g-C3N4包覆硅藻土结构，但其二者之间的静电结合作用力相对较弱。
本发明在低于g-C3N4分解的温度下对g-C3N4包覆硅藻土结构进行真空煅烧，利用两种材料原子之间的扩散，可以有效提高g-C3N4与硅藻土颗粒之间的结合力，提高g-C3N4@硅藻土复合光催化剂包覆结构的稳定性；同时真空煅烧也有利于减小g-C3N4在高温下氧化与分解。因此，真空煅烧有利于形成稳定的g-C3N4包覆硅藻土的结构。
下面用具体实施例详述本发明。
实施例1
1)将硅藻土在450℃中煅烧1h后分散于质量分数为3％的氢氧化钠溶液中，超声10min,搅拌50min，过滤并真空冷却干燥。再分散于质量分数为20％的硫酸中，超声15min,搅拌60min，过滤并真空冷却干燥6h。
所述硅藻土质量与氢氧化钠溶液质量比为1:3；
所述硅藻土与硫酸溶液质量比为1:6；
所述超声条件为，频率40KHz,功率150W；
所述真空冷冻干燥条件为，-35～-40℃预冻2h，真空度5～10Pa。
2)取g-C3N4粉末于坩埚中，坩埚放入马弗炉中450℃煅烧1h。分散在0.1mol/L的盐酸中，超声1h，搅拌8h，过滤并真空冷冻干燥6h。
所述超声条件为，超声频率40KHz,超声功率150W；
所述真空冷冻干燥是，先在-35～-40℃真空预冻2h，真空度5～10Pa。
3)取步骤1)中经处理后的硅藻土粉体0.08g分散于100ml去离子水中，超声15min，搅拌15min。加入步骤2)中得到的g-C3N4粉体0.4g。继续超声30min,搅拌3h，过滤，用真空干燥箱在100℃烘干。
所述超声条件为，超声频率40KHz,超声功率150W。
4)将步骤3)所得硅藻土g-C3N4粉体于坩埚中，坩埚置于真空煅烧炉中在400℃温度下真空煅烧1h，得到具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂；
所述真空冷冻干燥条件为，-35～-40℃预冻2h，真空度5～10Pa。
实施例2，同实施例1，不同的是，
1)将硅藻土在500℃中煅烧2h后分散于质量分数为3％的氢氧化钠溶液中，超声10min,搅拌50min，过滤并真空冷却干燥。再分散于质量分数为20％的硫酸中。
2)取g-C3N4粉末于坩埚中，坩埚放入马弗炉中480℃煅烧2h。分散在0.5mol/L的盐酸中。
3)取步骤1)中经处理后的硅藻土粉体0.05g分散于100ml去离子水中，加入步骤2)中得到的g-C3N4粉体0.5g。
4)将步骤3)所得硅藻土g-C3N4粉体于坩埚中，坩埚置于真空煅烧炉中在450℃温度下真空煅烧2h，得到具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂。
实施例3，同实施例1，不同的是，
1)将硅藻土在550℃中煅烧3h后分散于质量分数为7％的氢氧化钠溶液中，超声10min,搅拌50min，过滤并真空冷却干燥。再分散于质量分数为40％的硫酸中。
2)取g-C3N4粉末于坩埚中，坩埚放入马弗炉中520℃煅烧3h。分散在1mol/L的盐酸中。
3)取步骤1)中经处理后的硅藻土粉体0.03g分散于100ml去离子水中，加入步骤2)中得到的g-C3N4粉体0.45g。
4)将步骤3)所得硅藻土g-C3N4粉体于坩埚中，坩埚置于真空煅烧炉中在500℃温度下真空煅烧3h，得到具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂。
本申请人对实施例3中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂、纯g-C3N4及纯硅藻土进行了X射线衍射分析，分析结果见图1，图中的上、中、下线分别表示纯硅藻土、纯g-C3N4及实施例3所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的X射线。从图1可见，g-C3N4的样品在12.8°和27.7°具有明显的衍射峰，分别对应的是g-C3N4的(100)和(002)晶面。硅藻土在36.0°和21.8°含有SiO2的衍射峰。g-C3N4@硅藻土复合光催化剂在上述位置均出现了对应的衍射峰，可以证明，g-C3N4@硅藻土复合光催化剂由g-C3N4和硅藻土组成。
本申请人对实施例3中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂、纯g-C3N4及纯硅藻土作了紫外漫反射分析，分析结果见图2，图2中的线1、线2、线3分别表示纯硅藻土、实施例3中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂、纯g-C3N4的紫外漫反射光谱线。从图2的紫外漫反射光谱图可见，相比于纯g-C3N4与纯硅藻土，g-C3N4@硅藻土复合光催化剂在可见光区域对于光的吸收有明显的增强。
本申请人对纯硅藻土与例3中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂作了扫描电子显微分析，分析结果见图3a、b。从图3a、b可见，纯硅藻土在扫描电子显微镜中能够观察到其显著的圆盘状多孔的特征结构。g-C3N4@硅藻土复合光催化剂在扫描电子显微镜中可以看到硅藻土圆盘表面覆盖了一层g-C3N4。
本申请人对纯g-C3N4与例3中所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂作了透射电子显微分析，透射电子显微分析结果见图4a、b。从图4a、b可见，煅烧后的g-C3N4呈细小片状结构，在g-C3N4@硅藻土复合光催化剂中可以看到，片状结构中明显包裹了有尖锐形状的硅藻土碎片。可以证明，由于静电自组装以及硅藻土的吸附性，细小状态的片状g-C3N4附着在硅藻土圆盘上，形成了包覆的结构。
实施例4，同实施例1，不同的是，
1)将硅藻土在600℃中煅烧4h后分散于质量分数为10％的氢氧化钠溶液中，超声10min,搅拌50min，过滤并真空冷却干燥。再分散于质量分数为50％的硫酸中。
2)取g-C3N4粉末于坩埚中，坩埚放入马弗炉中550℃煅烧4h。分散在2mol/L的盐酸中。
3)取步骤1)中经处理后的硅藻土粉体0.02g分散于100ml去离子水中，加入步骤2)中得到的g-C3N4粉体0.4g。
4)将步骤3)所得硅藻土g-C3N4粉体于坩埚中，坩埚置于真空煅烧炉中在550℃温度下真空煅烧4h，得到具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂。
本申请人以300W氙灯作为光源，采用400nm截止片的波长将光辐照波长控制在可见光区域，对偶氮染料甲基橙进行降解。催化剂选用实施例1、2、3、4所制备的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂。
具体方法如下：分别取100mg的实施例1、2、3、4制备的S5、S10、S15、S20催化剂加入到体积为100mL、浓度为10mg/L的甲基橙水溶液中，在带有冷凝功能的石英光催化反应器中进行反应。在反应前，对混合溶液进行超声15min，并在遮光的情况下搅拌30min以使其达到吸脱附平衡。取原始未加入催化剂的甲基橙水溶液2mL，记为样品-30min，搅拌结束取混合溶液2ml记为样品0min，检测过程中按需要的时间间隔取样。取样结束后立即使用紫外-可见分光光度计对样品进行吸光度的检测。检测结果如图5所示。
从图5可见，在波长大于400nm的可见光照射120min之后g-C3N4(对应图中线1)对甲基橙溶液的降解率达到了72％，S5(对应图中线2)对甲基橙溶液的降解率达到了86％，S10(对应图中线3)对甲基橙溶液的降解率达到86％，S15(对应图中线4)对甲基橙溶液的降解率达到96％，S20(对应图中线5)对甲基橙溶液的降解率达到了92％。
由上可见，本发明制备的复合光催化剂对甲基橙具有显著的降解效果。其中S15即g-C3N4与硅藻土质量比为15:1的复合催化剂的效果最佳。
Claims (2)
1.具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)将硅藻土在450℃～600℃中煅烧1～4h后分散于质量分数为3％～10％的氢氧化钠溶液中，超声10min,搅拌50min，过滤并真空冷却干燥；再分散于质量分数为20％～50％的硫酸中超声15min,搅拌60min，过滤并真空冷冻干燥6h；
所述硅藻土质量与氢氧化钠溶液质量比为1:3；
所述硅藻土与硫酸溶液质量比为1:6；
所述超声条件为，频率40KHz,功率150W；
所述真空冷冻干燥条件为，-35～-40℃预冻2h，真空度5～10Pa；
2)将g-C3N4在450℃～550℃中煅烧1～4h后分散在0.1mol/L～2mol/L的盐酸中，超声1h，搅拌8h，过滤并真空冷冻干燥6h，得g-C3N4粉体；
所述超声条件为，超声频率40KHz,超声功率150W；
所述真空冷冻干燥是，先在-35～-40℃真空预冻2h，真空度5～10Pa；
3)取步骤1)中处理的硅藻土，分散于100mLml去离子水中，超声15min，搅拌15min，加入步骤2)中得到的g-C3N4粉体，继续超声30min，搅拌3h，过滤并用真空干燥箱在100℃下烘干,得硅藻土g-C3N4复合粉体；
所述硅藻土与g-C3N4催化剂的质量比为1:5～1:20；
所述超声条件为，超声频率40KHz,超声功率150W；
4)将步骤3)所得硅藻土g-C3N4粉体在400℃～550℃温度下真空煅烧1-4h，得到具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂；
所述真空冷冻干燥条件为，-35～-40℃预冻2h，真空度5～10Pa。
2.根据权利要求1所述的具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤4)的硅藻土g-C3N4真空煅烧是将硅藻土g-C3N4粉体置于坩埚中，坩埚置于真空煅烧炉中煅烧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710183315.8A CN106807430B (zh) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | 具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710183315.8A CN106807430B (zh) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | 具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106807430A true CN106807430A (zh) | 2017-06-09 |
| CN106807430B CN106807430B (zh) | 2019-06-07 |
Family
ID=59115781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710183315.8A Expired - Fee Related CN106807430B (zh) | 2017-03-24 | 2017-03-24 | 具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106807430B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108404960A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-17 | 湖北工业大学 | 一种硫铟锌金氮化碳二维层状复合光催化剂的制备方法 |
| CN109759132A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-17 | 吉林建筑大学 | 复合光催化凝胶球的制备方法和复合光催化凝胶球 |
| CN109796179A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-24 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种具有可见光催化能力的硅藻泥涂料 |
| CN112675895A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-04-20 | 湘潭大学 | 一种酸改性硅酸盐矿物负载石墨相氮化碳光催化剂的制备方法 |
| CN112756008A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-07 | 合肥工业大学 | 一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料及其制备方法、应用 |
| CN113529492A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-22 | 东北电力大学 | 一种基于硅藻土的疏水壁纸原纸的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103769187A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-05-07 | 江苏悦达新材料科技有限公司 | 一种石墨烯/g-C3N4复合光催化剂的制备方法 |
| CN104588063A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-06 | 常州大学 | 凹凸棒土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法 |
| CN106111174A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-11-16 | 中国矿业大学(北京) | g‑C3N4/高岭石复合光催化剂及其制备方法 |
-
2017
- 2017-03-24 CN CN201710183315.8A patent/CN106807430B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103769187A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-05-07 | 江苏悦达新材料科技有限公司 | 一种石墨烯/g-C3N4复合光催化剂的制备方法 |
| CN104588063A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-06 | 常州大学 | 凹凸棒土/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法 |
| CN106111174A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-11-16 | 中国矿业大学(北京) | g‑C3N4/高岭石复合光催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| WANG DAN-JUN ET AL: ""Synthesis of Diatomite/g-C3N4 Composite with Enhanced Visible-light-responsive Photocatalytic Activity"", 《无机材料学报》 * |
| 沈钟等: "《胶体与表面化学》", 31 May 2004 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108404960A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-08-17 | 湖北工业大学 | 一种硫铟锌金氮化碳二维层状复合光催化剂的制备方法 |
| CN108404960B (zh) * | 2018-03-26 | 2021-01-08 | 湖北工业大学 | 一种硫铟锌金氮化碳二维层状复合光催化剂的制备方法 |
| CN109759132A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-17 | 吉林建筑大学 | 复合光催化凝胶球的制备方法和复合光催化凝胶球 |
| CN109796179A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-24 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种具有可见光催化能力的硅藻泥涂料 |
| CN112675895A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-04-20 | 湘潭大学 | 一种酸改性硅酸盐矿物负载石墨相氮化碳光催化剂的制备方法 |
| CN112756008A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-07 | 合肥工业大学 | 一种铁掺杂氮化碳硅藻土复合材料及其制备方法、应用 |
| CN113529492A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-10-22 | 东北电力大学 | 一种基于硅藻土的疏水壁纸原纸的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106807430B (zh) | 2019-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106807430B (zh) | 具有特殊包覆结构的g-C3N4@硅藻土复合光催化剂的制备方法 | |
| CN103657619B (zh) | 一种尺寸可控的二氧化钛纳米片光催化材料的制备方法 | |
| CN104069844B (zh) | 一种分级三维多孔石墨烯/二氧化钛光催化剂及其制备方法 | |
| CN102921416B (zh) | 一种纳米复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN103480353A (zh) | 一种用水热法合成碳量子点溶液制备复合纳米光催化剂的方法 | |
| CN104801292B (zh) | 一种氧化锌纳米中空球/石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN104383902B (zh) | 一种钛酸盐纳米片光催化膜材料及其制备方法和应用 | |
| CN109550493A (zh) | 碳量子点负载二氧化钛纳米复合材料的制备及其光催化还原二氧化碳的应用 | |
| CN106944074B (zh) | 一种可见光响应型复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| WO2022083793A1 (zh) | 三维 / 二维 Ni-Co 双金属氧化物 /g-C3N4 纳米复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN108380226A (zh) | 一种超薄卤氧化铋纳米片及其制备和应用 | |
| CN109395749A (zh) | 卤氧铋纳米材料、其制备方法和应用 | |
| CN106975503B (zh) | 一种银改性磷钨酸/二氧化钛复合膜催化剂的制备方法 | |
| CN109985618A (zh) | 一种H占据BiVO4-OVs的光催化材料、制备方法及其应用 | |
| CN103521248A (zh) | 一种石墨烯基复合可见光催化材料的制备方法 | |
| CN113318794B (zh) | 等离激元复合光催化剂Pd/DUT-67的制备方法及应用 | |
| CN106984188A (zh) | 一种甲醛降解实验舱、实验方法及用光催化剂降解甲醛的应用 | |
| CN104841463A (zh) | 一种BiOCl/P25复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107570159A (zh) | 一种制备高性能黑色TiO2光催化剂的方法 | |
| CN102125831A (zh) | 介孔Bi2O3/TiO2纳米光催化剂的制备方法 | |
| CN108640149B (zh) | 二氧化钛纳米空心球及其制备方法 | |
| CN107149931A (zh) | 氧化锌量子点‑铌酸钾光催化剂的制备方法及该催化剂的用途 | |
| CN106732681A (zh) | 三维泡沫状还原石墨烯碘氧化铋复合光催化剂的制备方法 | |
| CN106000412A (zh) | 一种钽酸钠基复合材料的制备方法 | |
| CN104229883B (zh) | 一种碳酸氧铋微米片的制备方法及其产品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190607 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |