CN107376969A - 光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了光催化剂及其制备方法和应用，涉及光催化技术领域。该光催化剂是以二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯为主要组分，得到的二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂，利用石墨烯良好的导电性，有效降低了光生电子和空穴在传递过程的复合率，提高光催化的量子效率，大幅度提升了光催化剂的光催化活性和循环使用稳定性，改善了现有二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料光催化活性不高，循环使用稳定性差，使用效果不佳的技术问题。本发明所提供了光催化剂的制备方法简单、易于操作，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯两者之间复合均匀，协同效应显著。本发明还提供了上述光催化剂在废气或废水处理过程的应用。
Description
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，具体而言，涉及光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
目前，二氧化钛(TiO2)因其稳定、无毒、无二次污染、高化学稳定性、高光催化活性且制备成本低廉等优点，已成为应用最为广泛的光催化剂之一。但是，由于二氧化钛禁带宽度(3.0-3.2eV)过宽，决定了其只能吸收利用小于等于387.5nm紫外光或太阳光中的紫外线部分，对太阳光的利用率只有3％-5％；另外，光激发的电子和空穴在传递过程中不断复合造成其量子效率低，令其难以应用在高浓度的废气和废水处理过程。
对此，国内外学者进行了大量的研究对二氧化钛光催化剂进行改性以提高其量子效率、扩展其光吸收范围至可见光区域。目前常用的方法有离子掺杂、贵金属沉积以及半导体复合等。
石墨相碳化氮(g-C3N4)作为一种非金属n型半导体，具有较窄的禁带宽度(2.7eV)，其最大吸收波长约为460nm，在可见光区域有较好的吸收性，相对于标准氢电极(NormalHydrogen Electrode，NHE)，其具有更负的导带电位(-1.12eV)，同时还具有灵活的结构以及化学稳定性强等优势。虽然在可见光区域具有很好的光响应，但其光催化活性受限于光生电子-空穴对复合率高和价带氧化能力低等。
将二氧化钛与石墨相碳化氮复合制成的二氧化钛/石墨相碳化氮(TiO2/g-C3N4)复合材料，能够同时解决二氧化钛和石墨相碳化氮各自在光催化过程中存在的问题，可以进一步提升光催化活性。但是，现有技术中的二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料中二氧化钛和石墨相碳化氮之间界面结合力弱，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的光催化活性不高和循环使用稳定性差，不能达到理想的使用效果。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种光催化剂，是以二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯为主要组分，得到的二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂，其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料所具有的二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构，使得二氧化钛和石墨相碳化氮之间具有紧密的界面接触，有利于光催化活性和循环使用稳定性的提升，同时，利用石墨烯良好的导电性，有效降低了二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的光生电子和空穴在传递过程的复合率，提高光催化的量子效率，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯之间协同效应显著，大幅度提升了光催化剂的光催化活性和循环使用稳定性，改善了现有二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料中二氧化钛和石墨相碳化氮之间界面结合力弱且二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的光催化活性不高，循环使用稳定性差，使用效果不佳的技术问题。
本发明的第二个目的在于提供一种光催化剂的制备方法，该制备方法是将二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯混合、研磨，得到的二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯的光催化剂，该制备方法简单、易于操作，使得二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯两者之间复合均匀，协同效应显著，得到的光催化剂具有良好的光催化活性和循环使用稳定性。
本发明的第三个目的在于提供一种光催化剂在废气或废水处理过程中的应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种光催化剂，所述光催化剂主要由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料80-90％和石墨烯10-20％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
进一步的，所述光催化剂主要由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料81-90％和石墨烯10-19％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
进一步的，所述二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料采用前驱体和二氧化钛通过热解法制备而成，其中，所述前驱体为尿素、硫脲、单氰胺、双氰胺或三聚氰胺中的一种或者至少两种的组合；
优选的，所述二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将前驱体和二氧化钛混合后，加入到溶剂中溶解，搅拌均匀后，干燥，得到混合物；
(b)将混合物进行煅烧，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
进一步的，步骤(a)中，所述前驱体和二氧化钛的重量比为(1-5):1，优选为(2-3):1。
本发明还提供了所述光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，研磨，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂。
进一步的，所述研磨为球磨；
优选的，球磨转速为300-500r/min，球磨时间为2-4h。
进一步的，所述二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料通过前驱体和二氧化钛制备而成，其中，所述前驱体为尿素、硫脲、单氰胺、双氰胺或三聚氰胺中的一种或者至少两种的组合；
优选的，所述二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将前驱体和二氧化钛混合后，加入到溶剂中溶解，搅拌均匀后，干燥，得到混合物；
(b)将混合物进行煅烧，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
进一步的，步骤(a)中，所述前驱体与二氧化钛的重量比为(1-5):1；
优选的，步骤(b)中，煅烧温度为500-550℃，煅烧时间为2-4h。
进一步的，所述光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，球磨2-4h，球磨转速为300-500r/min，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂；
其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将前驱体和二氧化钛混合后，加入到溶剂中溶解，搅拌1-2h后，于105-120℃干燥，得到混合物；
(b)将混合物于500-550℃下进行煅烧2-4h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1-2h，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
本发明还提供了所述光催化剂或者根据所述光催化剂的制备方法所制备的光催化剂在废气或废水处理过程的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供了一种光催化剂，是以二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯为主要组分，得到的二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂，其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料所具有的二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构，使得二氧化钛和石墨相碳化氮之间具有紧密的界面接触，有利于光催化活性和循环使用稳定性的提升，同时，利用石墨烯良好的导电性，有效降低了二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的光生电子和空穴在传递过程的复合率，提高光催化的量子效率，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯之间协同效应显著，大幅度提升了光催化剂的光催化活性和循环使用稳定性，改善了现有二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料中二氧化钛和石墨相碳化氮之间界面结合力弱且二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的光催化活性不高，循环使用稳定性差，使用效果不佳的技术问题。
(2)本发明提供了一种光催化剂，具有较高的光催化活性，紫外光下对于罗丹明B的降解率60min内可达91％以上，同时，该光催化剂经过数次循环使用后仍具有较高的降解率，具有良好的循环使用稳定性，能够达到较为理想的使用效果，具有工业应用的潜力。
(3)本发明提供了一种光催化剂的制备方法，该制备方法是将二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯混合、研磨，得到的二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯的光催化剂，该制备方法简单、易于操作，使得二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯两者之间复合均匀，协同效应显著，得到的光催化剂具有良好的光催化活性和循环使用稳定性。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，提供了一种光催化剂，该光催化剂主要由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料80-90％和石墨烯10-20％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
[二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料]
在本发明中，所述的“二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料”是指将二氧化钛与石墨相碳化氮复合后得到的复合材料，所述的“二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面”是指二氧化钛可以是包覆全部石墨相碳化氮表面，也可以是包覆部分石墨相碳化氮表面。二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料所具有的独特的复合结构，使得二氧化钛与石墨相碳化氮之间形成了紧密的界面接触，有利于两相之间异质结的形成以及光生载流子的传输，进而有助于二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料光催化活性和循环使用稳定性的提升。
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料典型但非限制性的重量百分数为80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％或90％。
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料典型但非限制的制备方法可以为热解法，或者也可以通过其他特定方法制备得到。对于制备方法此处不作特殊限定，只要是使得二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料形成二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构即可。
在本发明的一种优选实施方式中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料采用前驱体和二氧化钛通过热解法制备而成，其中，前驱体为尿素、硫脲、单氰胺、双氰胺或三聚氰胺中的一种或者至少两种的组合；
优选的，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将前驱体和二氧化钛混合后，加入到溶剂中溶解，搅拌均匀后，干燥，得到混合物；
(b)将混合物进行煅烧，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法直接影响到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的结构以及光催化活性。本发明中的二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料主要是由二氧化钛和石墨相碳化氮的前驱体通过热解法制备而成。
[二氧化钛]
二氧化钛，以其廉价、无毒、氧化能力强、稳定性好等特点，成为目前研究最多和应用最广的半导体光催化之一。由于二氧化钛禁带宽度为3.0-3.2eV，决定了其只能吸收利用小于等于387.5nm紫外光或太阳光中的紫外线部分。二氧化钛在紫外光的照射下，吸收大于或等于其带隙能的光子后，二氧化钛价带上的电子被激发跃迁到导带，从而在价带上留下对应的空穴，即产生电子-空穴对。电子和空穴对迁移到粒子表面后，与表面吸附的水或者有机物发生氧化还原反应。光生电子和空穴的初始状态是分离的，但可以通过体相复合或者表面复合途径湮灭，并将能量以热量或者光子方式释放。
对于二氧化钛粉体，随着颗粒尺寸的减小，其光催化活性会有一定程度的提高。在本发明中，优选为纳米尺寸的二氧化钛，进一步优选为二氧化钛P25，P25是平均粒径为25nm的锐钛矿晶和金红石晶混合相的二氧化钛。
由于二氧化钛的禁带宽度是3.2eV，需要能量大于3.2eV的紫外光(波长小于380nm)，才能使其激发产生光生电子-空穴对，因此对可见光的响应低，导致太阳能利用率低。同时光生电子和光生空穴的快速复合大大降低了二氧化钛光催化的量子效率，直接影响到二氧化钛光催化剂的催化活性。
为改善二氧化钛本身在光催化过程中存在的上述问题，本发明先采用前驱体与二氧化钛进行复合得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
[前驱体]
在本发明中，前驱体是指石墨相碳化氮的前驱体，换而言之，即石墨相碳化氮是通过前驱体制备而成的。具体的，前驱体主要选自尿素、硫脲、单氰胺、双氰胺或三聚氰胺中的一种或者组合。前驱体在一定的煅烧或者热解条件下，可生成石墨相碳化氮。
具体而言，前驱体可以为单一原料，例如为尿素、硫脲、单氰胺、双氰胺或三聚氰胺中的任意一种；前驱体也可以为两种原料的组合，例如，尿素与单氰胺的组合、尿素与硫脲的组合、尿素与双氰胺的组合、单氰胺与双氰胺的组合、单氰胺与三聚氰胺的组合、双氰胺与三聚氰胺的组合等；前驱体还可以为多种原料的组合，例如为单氰胺、双氰胺和三聚氰胺的组合，尿素、单氰胺和双氰胺的组合，尿素、单氰胺和三聚氰胺等。应当说明的是，当前驱体为两种或以上的原料组合时，各原料之间的配比不作特殊限定。
优选的，前驱体为三聚氰胺与其他原料的组合物，进一步优选的，前驱体为三聚氰胺。
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料是二氧化钛与前驱体通过原位合成形成的异质结，其中，二氧化钛包覆或者部分包覆在石墨相碳化氮表面上，其界面结合强度高，改善了现有技术中采用研磨直接将二氧化钛和石墨相碳化氮混合而导致的结合力弱，光催化活性和循环使用稳定性的提升效果不理想的缺陷。
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法中，将二氧化钛与石墨相碳化氮复合，使得二氧化钛与石墨相碳化氮两种不同半导体的价带、导带和禁带宽度发生交叠，产生耦合作用，有利于光生载流子产生转移和分离，降低了光生电子和空穴在传递过程的复合率，提高光催化的量子效率。复合后形成的二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料，能够同时解决石墨相碳化氮和二氧化钛光催化过程中各自存在的问题，具有明显的协同增效作用，可以一定程度的提升材料的光催化活性。
在本发明的一种优选实施方式中，步骤(a)中，前驱体和二氧化钛的重量比为(1-5):1，优选为(2-3):1。具体的，前驱体与二氧化钛典型但非限制性的重量比为1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1。
前驱体与二氧化钛的配比，直接影响到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料中的二氧化钛与石墨相碳化氮的配比，进而影响复合材料的光催化性能，故对两者配比进行进一步限定。在上述特定的数值范围内，二氧化钛与石墨相碳化氮的协同效应显著，光催化活性处于较高水平。
[石墨烯]
石墨烯，是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料。石墨烯的理论比表面积高达2600m2/g，具有良好的吸附性能和突出的导热性能以及力学性能，特别是在室温下具有较高的电子迁移率[250000cm2/(V·s)]。
将石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料复合，利用石墨烯较大的比表面积吸附污染物，同时，利用石墨烯优良的导电性能，可以使光生电子迅速迁移到石墨烯片层结构中，从而提高二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的电荷分离效果，降低光生电子与空穴复合的概率，有助于光催化活性的进一步提高。
在本发明中，石墨烯典型但非限制性的重量百分数为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。
应当说明的是，本发明所述的石墨烯可以市购所得，也可以是通过本领域技术人员熟知的方法制备得到。例如，机械剥离法、气相沉积法、氧化还原法、SiC外延法等，上述制备方法仅是示例性的，此处不作特殊限定。在本发明所述的石墨烯可以是单层石墨烯，也可以是多层石墨烯。
本发明提供的光催化剂，得到的二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂，其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料所具有的二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构，使得二氧化钛和石墨相碳化氮之间具有紧密的界面接触，有利于光催化活性和循环使用稳定性的提升，同时，利用石墨烯良好的导电性，有效降低了二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的光生电子和空穴在传递过程的复合率，提高光催化的量子效率，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯之间协同效应显著，大幅度提升了光催化剂的光催化活性和循环使用稳定性，改善了现有二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料中二氧化钛和石墨相碳化氮之间界面结合力弱且二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的光催化活性不高，循环使用稳定性差，使用效果不佳的技术问题。
本发明所述的“主要由……组成”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，例如其他半导体材料，这些其他组分赋予光催化剂不同的特性。除此之外，本发明所述的“主要由……组成”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
优选的，光催化剂主要由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料81-90％和石墨烯10-19％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
通过对二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯用量的进一步限定，使得两者之间的协同效应更为显著，大大提升光催化剂的催化活性和循环使用稳定性。
根据本发明的另一个方面，还提供了上述光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，研磨，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂。
将石墨烯与前述的二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料进行复合，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂。石墨烯能够吸附污染物，而且还能够较快的导出与其复合的二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料产生的光生电子，从而提高光催化剂的电荷分离效果，进一步降低二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料光生电子空穴对的复合率，显著提升了光催化剂的光催化效果。
且本发明提供的制备方法是将二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯混合、研磨，得到的二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯的光催化剂，该制备方法简单、易于操作，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯两者之间复合均匀，协同效应显著，制备得到的光催化剂具有良好的光催化活性和循环使用稳定性。
在本发明的一种优选实施方式中，上述研磨为球磨；优选的，球磨转速为300-500r/min，球磨时间为2-4h。
采取球磨时典型但非限制性的转速为300r/min、320r/min、340r/min、350r/min、360r/min、380r/min、400r/min、420r/min、440r/min、450r/min、460r/min、480r/min或500r/min。
典型但非限制性的球磨时间为2h、2.5h、3h、3.5h或4h。
通过采用球磨以及对球磨转速和球磨时间的限定，使得二氧化钛/石墨相碳化氮与石墨烯复合更加均匀，所制备的二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯的光催化剂的粒径达到纳米级别，有利于光催化剂光催化活性的提升以及光催化性能的发挥。
在本发明的一种优选实施方式中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料与石墨烯的重量比为(4-9):1，优选为(4.5-8.5):1。
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料与石墨烯典型但非限制性的重量比为4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1或9:1。
通过对二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料与石墨烯的用量作进一步优化，使得两者之间的协同作用更为显著，光催化性能更突出。
在本发明的一种优选实施方式中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料采用二氧化钛和前驱体通过热解法制备而成，其中，前驱体为尿素、硫脲、单氰胺、双氰胺或三聚氰胺中的一种或者至少两种的组合；
优选的，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将前驱体和二氧化钛混合后，加入到溶剂中溶解，搅拌均匀后，干燥，得到混合物；
(b)将混合物进行煅烧，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法直接影响到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的结构以及光催化活性。
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料主要是采用二氧化钛和前驱体通过热解法复合而成。通过该方法制备得到的二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构，这种独特的异质结结构，使得二氧化钛与石墨相碳化氮之间具有紧密的界面接触，有利于光催化活性和循环使用稳定性的提升。
在本发明中，先将二氧化钛与石墨相碳化氮复合，形成具有一定光催化活性的二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。为进一步提升材料的光催化活性和循环使用稳定性，再将二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料与石墨烯进行复合，从而得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯的光催化剂，其作用原理主要是利用石墨烯较大的比表面积吸附污染物，同时利用石墨烯良好的导电性能，将二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的电子迅速导出至石墨烯片层结构中，从而提高二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的电荷分离效果，进一步降低了光生电子与空穴复合的概率，且二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯之间协同效应显著，大幅度提升了光催化剂的光催化活性和循环使用稳定性，显著提高了光催化效果，改善了现有二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料中二氧化钛和石墨相碳化氮之间界面结合力弱且二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的光催化活性不高，循环使用稳定性差，使用效果不佳的技术问题。
在本发明的一种优选实施方式中，步骤(a)中，前驱体与二氧化钛的重量比为(1-5):1，优选为(2-3):1。
前驱体与二氧化钛典型但非限制性的重量比为1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5:1。
前驱体与二氧化钛的配比，直接影响到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的光催化性能，故两者配比应设置的特定范围内。
在本发明的一种优选实施方式中，步骤(b)中，煅烧温度为500-550℃，煅烧时间为2-4h。
煅烧温度和煅烧时间对于石墨相碳化氮的形成、结构和稳定性以及与二氧化钛之间的界面接触产生很大影响，故对其进行进一步限定。
其中，典型但非限制性的煅烧温度为500℃、505℃、510℃、515℃、520℃、525℃、530℃、535℃、540℃、545℃或550℃。
典型但非限制性的煅烧时间为2h、2.5h、3h、3.5h或4h。
在本发明的一种优选实施方式中，光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，球磨2-4h，球磨转速为300-500r/min，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂；
其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将配方量的前驱体和二氧化钛，混合后，加入到溶剂中溶解，搅拌1-2h后，于105-120℃干燥，得到混合物；
(b)将混合物于500-550℃下进行煅烧2-4h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1-2h，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
通过前驱体热分解得到的石墨相碳化氮化学性质比较稳定，比表面积较小，若将石墨相碳化氮与石墨烯直接复合，则很难复合均匀，限制了其光催化性能的发挥。在本发明中，先将二氧化钛与前驱体原位复合形成二氧化钛/石墨相碳化氮，再将二氧化钛/石墨相碳化氮和石墨烯复合，二氧化钛的加入大大降低了石墨相碳化氮与石墨烯复合的难度，有利于光催化性能的提升。
另外，光催化剂的制备方法对于其本身的光催化性能有重要影响。通过对光催化剂制备方法中各参数的限定，使得制备得到的光催化剂的粒径达到纳米级别，具有优良的光催化活性和循环使用稳定性。
在本发明的一种优选实施方式中，步骤(a)中，溶剂选自乙醇、乙二醇或丙三醇中的任意一种或者至少两种的组合；
优选的，溶剂为乙二醇。
溶剂的选取原则是以能够溶解前驱体和二氧化钛为主。
溶剂的用量以二氧化钛用量为基准即可。在本发明的一种优选实施方式中，二氧化钛与溶剂的重量比为1:(50-100)。二氧化钛与溶剂典型但非限制性的重量比为1:50、1:60、1:70、1:80、1:90或1:100。
在本发明的一种优选实施方式中，步骤(b)中煅烧气氛可选为空气、氮气或氩气等。
当煅烧气氛为空气时，放置二氧化钛和前驱体的坩埚最好加盖以保持一定的密封性，否则生成的石墨相碳化氮容易升华，导致石墨相碳化氮产率低下。
本发明提供的光催化剂具有良好的光催化活性和循环使用稳定性，故在污染治理方面会有一定的发展潜力。鉴于此，本发明还提供了上述光催化剂或者根据上述光催化剂的制备方法所制备的光催化剂在废气或废水处理过程的应用。
下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。
实施例1
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料80％和石墨烯20％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，球磨2h，球磨转速为450r/min，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂；
其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将前驱体单氰胺和二氧化钛混合后，加入到乙醇中溶解，搅拌1.5h后，于120℃干燥，得到混合物；
其中，单氰胺与二氧化钛的重量比为14:3，二氧化钛与乙醇的重量比为1:50；
(b)将混合物于500℃下进行煅烧2h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1h，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
实施例2
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料80％和石墨烯20％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，除了采用双氰胺作为前驱体制备二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料外，其余组分、用量和制备方法与实施例1相同，具体可参考实施例1。
实施例3
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料80％和石墨烯20％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，除了采用三聚氰胺作为前驱体制备二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料外，其余组分、用量和制备方法与实施例1相同，具体可参考实施例1。
实施例4
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料80％和石墨烯20％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，除了采用尿素作为前驱体制备二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料外，其余组分、用量和制备方法与实施例1相同，具体可参考实施例1。
实施例5
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料80％和石墨烯20％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，除了采用三聚氰胺和尿素的组合作为前驱体，且三聚氰胺和尿素的重量比为2:1外，其余组分、用量和制备方法与实施例1相同，具体可参考实施例1。
实施例6
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料85％和石墨烯15％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，球磨3h，球磨转速为400r/min，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂；
其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将单氰胺、硫脲和二氧化钛混合后，加入到丙三醇中溶解，搅拌1h后，于115℃干燥，得到混合物；
其中，单氰胺和硫脲的重量和与二氧化钛的重量比为13:3，单氰胺与硫脲的重量比为1:1，二氧化钛与丙三醇的重量比为1:75；
(b)将混合物于510℃下进行煅烧4h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1h，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
实施例7
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料85％和石墨烯15％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，除了采用单氰胺和三聚氰胺的组合作为前驱体，且单氰胺与三聚氰胺的重量比为1:1外，其余组分、用量和制备方法与实施例6相同，具体可参考实施例6。
实施例8
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料90％和石墨烯10％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，球磨2h，球磨转速为450r/min，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂；
其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将三聚氰胺和二氧化钛混合后，加入到乙二醇中溶解，搅拌1.5h后，于120℃干燥，得到混合物；
其中，三聚氰胺与二氧化钛的重量比为2:1，二氧化钛与乙二醇的重量比为1:100；
(b)将混合物于500℃下进行煅烧2h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1h，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
实施例9
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料80％和石墨烯20％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
本实施例光催化剂的制备方法与实施例8相同。
实施例10
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料85％和石墨烯15％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
本实施例光催化剂的制备方法与实施例8相同。
实施例11
一种光催化剂，其组分和重量百分数以及二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的复合结构与实施例8相同。
本实施例光催化剂的制备方法中，除了三聚氰胺与二氧化钛的重量比为3:1，其余与实施例8相同。
实施例12
一种光催化剂，其组分和重量百分数以及二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的复合结构与实施例8相同。
本实施例光催化剂的制备方法中，除了三聚氰胺与二氧化钛的重量比为1:1，其余与实施例8相同。
实施例13
一种光催化剂，其组分和重量百分数以及二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的复合结构与实施例8相同。
本实施例光催化剂的制备方法中，除了三聚氰胺与二氧化钛的重量比为5:1，其余与实施例8相同。
实施例14
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料88％和石墨烯12％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，球磨4h，球磨转速为500r/min，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂。
其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将尿素和二氧化钛混合后，加入到乙二醇中溶解，搅拌2h后，于110℃干燥，得到混合物；
其中，尿素与二氧化钛的重量比为1.25:1，二氧化钛与乙二醇的重量比为1:90；
(b)将混合物于525℃下进行煅烧3h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨2h，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
实施例15
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料81％和石墨烯19％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
本实施例光催化剂的制备方法同实施例11。
实施例16
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料82％和石墨烯18％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，球磨3.5h，球磨转速为300r/min，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂；
其中，二氧化钛/石墨相碳化氮的制备方法，包括以下步骤：
(a)将三聚氰胺和二氧化钛混合后，加入到乙二醇中溶解，搅拌1.5h后，于120℃干燥，得到混合物；
其中，三聚氰胺与二氧化钛的重量比为1:1，二氧化钛与乙二醇的重量比为1:60；
(b)将混合物于550℃下进行煅烧3h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1h，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
实施例17
一种光催化剂，其组分和重量百分数以及二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的复合结构与实施例16相同。
该光催化剂的制备方法，除了将步骤(b)中的煅烧温度降至为500℃，其他步骤均与实施例16相同。
实施例18
一种光催化剂，其组分和重量百分数以及二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的复合结构与实施例16相同。
该光催化剂的制备方法，除了将步骤(b)中的煅烧时间延长至4h，其他步骤均与实施例16相同。
实施例19
一种光催化剂，其组分和重量百分数以及二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的复合结构与实施例16相同。
该光催化剂的制备方法，除了将步骤(b)中的煅烧温度升高至600℃，其他步骤均与实施例16相同。
实施例20
一种光催化剂，其组分和重量百分数以及二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的复合结构与实施例18相同。
该光催化剂的制备方法，除了将步骤(b)中的煅烧时间缩短至1h，其他步骤均与实施例18相同。
实施例21
一种光催化剂，其组分和重量百分数以及二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的复合结构与实施例14相同。
该光催化剂的制备方法，除了将步骤(c)中的球磨转速降至200r/min，其他步骤均与实施例14相同。
对比例1
一种光催化剂，为实施例8的对比例，在光催化剂的组分中未添加石墨烯，只添加有二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
该光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(a)将配方量的三聚氰胺和二氧化钛混合后，加入到乙二醇中溶解，搅拌1.5h后，于120℃干燥，得到混合物，其中，二氧化钛与乙二醇的重量比为1:100；
(b)将混合物于500℃下进行煅烧2h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1h，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合的光催化剂。
对比例2
一种光催化剂，为实施例8的对比例，除了在光催化剂中未添加二氧化钛，其余组分和用量与实施例8相同。
该光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的三聚氰胺于500℃下进行煅烧2h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1h，得到石墨相碳化氮；
将配方量的石墨烯与石墨相碳化氮混合，球磨2h，球磨转速为450r/min，得到石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂。
对比例3
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛55％，石墨相碳化氮35％和石墨烯10％。
该光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的三聚氰胺于500℃下进行煅烧2h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1h，得到石墨相碳化氮；
将配方量的二氧化钛、石墨相碳化氮和石墨烯混合，球磨2h，球磨转速为450r/min，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂。
对比例4
一种光催化剂，由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料95％和石墨烯5％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
该光催化剂的制备方法同实施例1。
为验证各实施例和对比例的效果，特设以下实验例。
实验例1
光催化性能测试：为了测试实施例1-21和对比例1-4提供的光催化剂的光催化性能，通过降解罗丹明B来评价各光催化剂的光催化效果。针对本发明，共设置25组光催化性能测试实验，分别对应实施例1-21和对比例1-4，每组测试均设置3个平行实验。
光催化性能测试实验具体操作步骤为：在烧杯中倒入50ml浓度为10g/l的罗丹明B溶液，然后再加入50mg的光催化剂。在黑暗中搅拌1h达到吸附平衡后，置于8W紫外灯下，每隔一定时间(20min、40min和60min)取样，测量不同时间内的罗丹明B的浓度，进而计算不同时间内的各光催化剂对于罗丹明B的降解率。降解率n＝(C0-C)/C0×100％，其中，C0为光照前罗丹明B的浓度，C为取样时罗丹明B的浓度，具体测定结果见表1：
表1不同时间内罗丹明B的降解率
从表1中可以看出，本发明实施例1-21提供的光催化剂的光催化性能整体优于对比例1-4提供的光催化剂的光催化性能。
具体的，实施例2-5为实施例1的对照实验，五者不同之处在于前驱体的原料选择不同。对前述实施例步骤(b)中所得到的二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料进行检测，发现前驱体的原料以单氰胺、双氰胺、尿素和硫脲为原料时，所制得的石墨相碳化氮的产量较以三聚氰胺为原料时所制得的石墨相碳化氮的产量相对低，石墨相碳化氮在二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯光催化剂中含量的不同，导致各光催化剂的光催化性能上有所差异。但是上述光催化剂均表现出同样的趋势，即随着降解时间的延长，光催化剂对于罗丹明B溶液的降解率逐渐增加。当降解时间达到60min时，均可达到91％以上的降解率。
实施例9和实施例10为实施例8的对照实验，其不同之处在于光催化剂中二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯的用量配比不同。可见，光催化剂各组分的用量在一定范围内，有助于光催化剂的光催化性能的发挥。
实施例11-13为实施例8的对照实验，其不同之处在于三聚氰胺与二氧化钛的重量配比不同。从表1中数据可以看出，当三聚氰胺与二氧化钛的重量比为(2-3):1时，光催化剂表现出更优异的光催化活性。
实施例17和实施例18为实施例16的对照实验，实施例17与实施例16的不同之处在于步骤(b)中煅烧温度的不同，实施例18与实施例16的不同之处在于步骤(b)中煅烧时间的不同。从表1中可以看出，煅烧时间和煅烧温度均会影响罗丹明B的降解率，具体而言主要是通过影响石墨相碳化氮的结构来影响光催化剂的光催化性能，进而对于降解率产生不同程度的影响。
实施例19为实施例16的对照试验。相比实施例16，实施例19中仅是将制备(b)步骤中的煅烧温度提升至600℃，但是测定结果表明，采用实施例19光催化剂后，罗丹明B在相同时间内的降解率较实施例16有小幅度的下降。这可能是由于煅烧温度过高，导致石墨相碳化氮的分解，从而影响光催化剂的光催化活性。
实施例20为实施例18的对照试验。与实施例18相比，实施例20中制备方法(b)步骤中的煅烧时间缩短至1h，此时，罗丹明B在60min时的降解率为91.01％。这可能是因为煅烧时间过短时，煅烧不充分，导致样品中有机残留物较多，从而影响样品的光催化活性。
实施例21为实施例14的对照试验。与实施例14相比，实施例21中制备方法步骤(c)中的球磨转速降至200r/min，此时，罗丹明B在相同时间内的降解率较实施例14有明显的下降。可见，球磨会直接影响二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯两者之间复合的均匀性，进而对光催化活性产生影响。
对比例1和对比例2均为实施例8的对比试验。与实施例8相比，对比例1未添加石墨烯，仅为二氧化钛与石墨相碳化氮的复合。从表1可以看出，相比实施例8，采用对比例1的光催化剂后，罗丹明B的降解率明显下降，60min时的降解率不足75％。可见，石墨烯对于光催化剂光催化性能的提升是非常重要的。这主要是由于石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料复合后，可以增大与污染物的接触，比表面积越大，其参加反应的活性位点越多，就越有利于催化反应的进行。同时，利用石墨烯优良的导电性能，还可以使光生电子迅速迁移到石墨烯片层结构中，从而提高光催化剂的电荷分离效果，降低光生电子与空穴复合的概率。可见，石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料具有明显的协同增效作用。
与实施例8相比，对比例2未添加二氧化钛，仅为石墨烯与石墨相碳化氮的复合。虽然石墨烯与石墨相碳化氮的复合对于罗丹明B具有一定的降解作用，但是降解率远不如二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料与石墨烯复合的降解率。可见，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料和石墨烯复合后的体系表现出高于石墨相碳化氮和石墨烯复合的光催化活性。
对比例3为实施例8的对比试验，两者不同之处在光催化剂的组成不同。与实施例8中二氧化钛与石墨相碳化氮是以二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料形式存在不同，对比例3中二氧化钛与石墨相碳化氮不是以复合材料形式存在。由表1中可以看出，实施例8中二氧化钛与前驱体通过原位合成形成的异质结，其界面结合强度高，有助于光催化剂光催化活性的提升。而对比例3中，仅是将石墨烯、二氧化钛与石墨相碳化氮三种物质的直接复合，这种方式很容易导致复合不均匀，而且物质之间的结合力较弱，直接影响光催化剂的光催化活性。
对比例4为实施例1的对比试验，两者不同之处在光催化剂的组成不同，对比例4光催化剂各组分的用量未在本发明限定的数值范围内。由表1中数据可知，光催化剂各组分的用量只有在特定的范围之内，光催化剂才能表现出优良的光催化活性。
实验例2
稳定性测试：光催化活性的稳定性是影响光催化剂实际应用的另一个重要因素，因此采用循环实验的方法来测定其稳定性。二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯的光催化剂在每次循环实验后都进行彻底的洗涤、干燥，其每次降解实验条件都保持一致，测定其不同循环次数的降解率，具体结果参见表2：
表2不同循环次数的降解率
从表2中可以看出，实施例1-21提供的光催化剂的循环使用稳定性明显要优于对比例1-4提供的光催化剂的循环使用稳定性。
具体的，对于实施例1-21提供的光催化剂，每次循环后，光降解率都有轻微的下降，经过五次循环使用后，实施例1-21的降解率约下降0.5％。这可能是由于洗涤过程催化剂质量有所下降导致的。整体看来，循环使用五次后，本发明提供的光催化剂的光催化活性十分稳定，具有工业应用的潜力。
相比之下，对比例1-4提供的光催化剂经过五次循环使用后，其降解率下降约为4-6％，降解率下降很明显，光催化剂的循环稳定性不佳，不利于实际的工业应用。
综上所述，本发明提供的二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂具有良好的光催化活性和循环使用稳定性，能够达到较为理想的使用效果，具有工业应用的潜力，可以用于废水或废气处理领域。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种光催化剂，其特征在于，主要由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料80-90％和石墨烯10-20％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，主要由以下重量百分数的组分组成：二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料81-90％和石墨烯10-19％；
二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料为二氧化钛包覆在石墨相碳化氮表面的复合结构。
3.根据权利要求1或2所述的光催化剂，其特征在于，所述二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料采用前驱体和二氧化钛通过热解法制备而成，其中，所述前驱体为尿素、硫脲、单氰胺、双氰胺或三聚氰胺中的一种或者至少两种的组合；
优选的，所述二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将前驱体和二氧化钛混合后，加入到溶剂中溶解，搅拌均匀后，干燥，得到混合物；
(b)将混合物进行煅烧，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
4.根据权利要求3所述的光催化剂，其特征在于，步骤(a)中，所述前驱体和二氧化钛的重量比为(1-5):1，优选为(2-3):1。
5.权利要求1-4任意一项所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，研磨，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂。
6.根据权利要求5所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述研磨为球磨；
优选的，球磨转速为300-500r/min，球磨时间为2-4h。
7.根据权利要求5所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料采用前驱体和二氧化钛通过热解法制备而成，其中，所述前驱体为尿素、硫脲、单氰胺、双氰胺或三聚氰胺中的一种或者至少两种的组合；
优选的，所述二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将前驱体和二氧化钛混合后，加入到溶剂中溶解，搅拌均匀后，干燥，得到混合物；
(b)将混合物进行煅烧，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
8.根据权利要求7所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(a)中，所述前驱体和二氧化钛的重量比为(1-5):1；
优选的，步骤(b)中，煅烧温度为500-550℃，煅烧时间为2-4h。
9.根据权利要求7或8所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将配方量的石墨烯与二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料混合，球磨2-4h，球磨转速为300-500r/min，得到二氧化钛/石墨相碳化氮/石墨烯复合的光催化剂；
其中，二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将前驱体和二氧化钛混合后，加入到溶剂中溶解，搅拌1-2h后，于105-120℃干燥，得到混合物；
(b)将混合物于500-550℃下进行煅烧2-4h，得到煅烧物，将煅烧物进行研磨1-2h，得到二氧化钛/石墨相碳化氮复合材料。
10.权利要求1-4任意一项所述的光催化剂或采用权利要求5-9任意一项所述的光催化剂的制备方法制备得到的光催化剂在废气或废水处理过程中的应用。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171124 |
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