CN108525695B - 一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108525695B CN108525695B CN201810295134.9A CN201810295134A CN108525695B CN 108525695 B CN108525695 B CN 108525695B CN 201810295134 A CN201810295134 A CN 201810295134A CN 108525695 B CN108525695 B CN 108525695B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- composite nano
- carbon nitrogen
- bismuth oxybromide
- photocatalytic material
- 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.)
- Active
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 51
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 41
- OZKCXDPUSFUPRJ-UHFFFAOYSA-N oxobismuth;hydrobromide Chemical compound Br.[Bi]=O OZKCXDPUSFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- -1 carbon nitrogen alkene Chemical class 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 12
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 10
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 7
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 4
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N Poloxamer Chemical compound C1CO1.CC1CO1 RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229960000502 poloxamer Drugs 0.000 claims description 3
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 5
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 abstract description 4
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 abstract description 4
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 abstract description 4
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 abstract description 4
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 abstract description 2
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 3
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(III) oxide Inorganic materials O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 239000011206 ternary composite Substances 0.000 description 2
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical group C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
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
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用，基体材料为溴氧铋，石墨烯、碳氮烯为材料的稳定增强相；其中，石墨烯占5～20wt％，碳氮烯占5～20wt％，余量为溴氧铋；所述复合纳米光催化材料的形貌为二维层状结构的堆砌。本发明采用简易的工艺合成高光催化性能的二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料，所得复合纳米材料对工业废水中的抗生素具有很好的降解效率，20min内对四环素的降解率可达60％以上，因此在光催化、气敏、污水处理等领域中具有重要的应用，有望用于大规模的工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着全球经济与工业技术的高速发展，环境问题已成为当前制约社会与经济发展的热点问题。而半导体光催化技术因反应速率快、效率高和直接利用太阳能驱动反应等独特性质，成为解决当前环境污染和能源短缺两大难题的一种新型的绿色技术。以BiOBr为代表的卤氧铋(BiOX)可见光光催化材料，因其开放式的层状晶体结构和间接光跃迁模式有利于诱导偶极矩能够有效地分离光生电子-空穴对；同时间接带隙半导体材料促使受激发电子必须在某个K空间跳跃向价带跃迁，这就降低了光生电子和空穴的复合几率，从而提高光催化性能。然而，BiOBr可见光利用率不高及电子-空穴的再复合几率大从而限制了其实际应用。
近年来，基于BiOBr二维结构的改性与复合材料受到了广泛的关注，增强BiOBr的光催化活性与稳定性，拓展其在环境治理与清洁能源领域的应用成为当前光催化领域的一个热点。其中，以石墨烯为代表的二维材料对传统光催化材料的改性，如TiO2、ZnO等，对发展新型的可见光复合光催化剂具有广泛的指导意义，因此设计基于BiOBr二维材料的多元复合光催化剂是半导体光催化材料发展的趋势。专利CN 103007967 B、CN 107321369 A、CN104667951B、CN 105836799 B相继报道纯的BiOBr纳米材料的合成方法并应用于典型有机染料的降解，专利CN 104117367 B和CN 104549406 B分别报道了石墨烯与g-C3N4对BiOBr的光催化性能具有较好的增强作用，然而发展基于BiOBr纳米片的三元复合纳米光催化材料却鲜有报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用，采用将二维结构的石墨烯、碳氮烯和溴氧铋进行复核，形成石墨烯、碳氮烯共同增强溴氧铋的三元复合光催化剂，提升溴氧铋的可见光光催化性能，拓展其可见光条件下在光催化处理工业废水及光催化分解水产氧等领域的应用，其制备方法，成本低廉、工艺简单、得到的光催化剂产率高。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料，基体材料为溴氧铋，石墨烯、碳氮烯为材料的稳定增强相；其中，石墨烯占5～20wt％，碳氮烯占5～20wt％，余量为溴氧铋；所述复合纳米光催化材料的形貌为二维层状结构的堆砌。
一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)石墨烯/碳氮烯/氧化铋前驱体的合成：将石墨烯、尿素、硝酸铋以及氯化钠混合物按比例置于反应坩埚内，采用熔盐法制备Bi2O3掺杂的石墨烯/g-C3N4复合层状材料，即为石墨烯/碳氮烯/氧化铋前驱体；
步骤2)石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料的合成：将步骤1)制备的石墨烯/碳氮烯/氧化铋前驱体加入去离子水中，再分别加入表面活性剂与溴化钾溶液，充分分散混合后，采用水热法合成所述石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料，并清洗、干燥。
优选的，步骤1)所述熔盐法中NaCl的含量为混合物质量的50～80％，熔盐法的反应温度为650～750℃，反应时间为0.5～2h，同时采用惰性气体N2或Ar保护。
优选的，步骤2)所述水热法的反应时间为6～15h。
优选的，步骤2)所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇或泊洛沙姆；其添加量为0.2～0.8g。
一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料在净化工业废水中有机污染物上的应用。
本发明的有益效果如下：
本发明采用简易的工艺合成高光催化性能的二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料，所得复合纳米材料对工业废水中的抗生素具有很好的降解效率，20min内对四环素的降解率可达60％以上，因此在光催化、气敏、污水处理等领域中具有重要的应用，有望用于大规模的工业生产。
附图说明
图1为纯g-C3N4、BiOBr、g-C3N4/BiOBr和g-C3N4/GO/BiOBr的XRD图谱；
图2为g-C3N4/GO/BiOBr的X射线光电子能谱(XPS)；
图3为实施例1中BiOBr的SEM图；
图4为实施例1中g-C3N4/GO/BiOBr的SEM图；
图5为纯BiOBr及实施例1～3制备的不同质量比的g-C3N4/GO/BiOBr复合光催化材料对四环素的降解曲线。
具体实施方式
以下通过附图与实施例进一步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。本发明所采用的所有试剂均为商业产品，可经过市售途径获得。
实施例1
(1)分别称取0.2g石墨烯、2g尿素、3g硝酸铋及5.2g氯化钠球磨混合均匀后转入不锈钢坩埚中，将坩埚置于管式炉中，N2或Ar氛围条件下650℃保温0.5h，升温速率为5℃/min，最终得到石墨烯/g-C3N4/Bi2O3复合材料前驱体。其中g-C3N4制备的产率为10％。
(2)将(1)中合成的前驱体1g加到60mL的去离子水中，机械搅拌30min后加入0.2g聚乙二醇(表面活性剂)，超声分散2h，再加入10mL的KBr溶液(1mol/L)搅拌混合均匀后传入水热反应釜，在80℃条件下水热反应6h，将反应产物用乙醇和去离子水反复洗涤离心，真空干燥箱60℃条件下干燥8h得到二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料，其产率为92％，其中石墨烯的含量为10％，g-C3N4为10％，余量BiOBr。
图1为纯g-C3N4、BiOBr、g-C3N4/BiOBr、g-C3N4/GO/BiOBr的XRD图谱，从图中可以看出，BiOBr衍射峰位置均与标准四方晶相的BiOBr(JCPDS no.73-2061、JCPDS no.09-0393)特征衍射峰相对应，且无其他杂质峰存在，表明制备的BiOBr单体结晶性好、纯度高。而纯g-C3N4，在13.1°和27.5°位置出现的特征衍射峰，分别对应于三嗪结构层间堆积造成的(100)晶面和(002)晶面。g-C3N4/GO/BiOBr复合催化剂的特征衍射峰高且尖，特征衍射峰位置与BiOBr基本对应，且无其它杂峰，这说明制备的样品中确实存在结晶度较好的BiOBr，但在该复合材料的特征峰中没有发现g-C3N4、GO的特征衍射峰，这可能是由于复合体系中g-C3N4、GO含量较低，超出了XRD检测极限所导致的。
通过XPS测试进一步分析了g-C3N4/GO/BiOBr复合光催化剂中元素组成与化学价态，测试结果如图2所示。从XPS全谱图中可以看出复合材料中存在C、N、Bi、O、Br五种元素，从而证实了g-C3N4的存在。
通过扫描电子显微镜观察对比BiOBr(图3)和g-C3N4/GO/BiOBr复合催化剂(图4)的微观结构和形貌。从图中可以清楚地看出，纯BiOBr是由大量不规则的纳米片堆叠而成的，并且纳米片的表面光滑，而g-C3N4/GO/BiOBr复合光催化材料则表现为g-C3N4、GO包裹住BiOBr纳米片，同时BiOBr纳米片尺寸减小，这可能归功于反应过程中g-C3N4、GO表面带有的含氧官能团作为异相成核点，一定程度上抑制BiOBr纳米片的直接形成，从而降低尺寸大小。
实施例2
(1)分别称取0.1g石墨烯、4g尿素、3g硝酸铋及28g氯化钠球磨混合均匀后转入不锈钢坩埚中，将坩埚置于管式炉中，N2或Ar氛围条件下750℃保温2h，升温速率为5℃/min，最终得到石墨烯/g-C3N4/Bi2O3复合材料前驱体。其中g-C3N4制备的产率为10％。
(2)将(1)中合成的前驱体1g加到60mL的去离子水中，机械搅拌30min后加入0.8g聚乙二醇(表面活性剂)，超声分散2h，再加入10mL的KBr溶液(1mol/L)搅拌混合均匀后传入水热反应釜，在80℃条件下水热反应15h，将反应产物用乙醇和去离子水反复洗涤离心，真空干燥箱60℃条件下干燥8h得到二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料，其产率为92％，其中石墨烯的含量为5％，g-C3N4为20％，余量为BiOBr。
实施例3
(1)分别称取0.2g石墨烯、0.5g尿素、3g硝酸铋及6g氯化钠球磨混合均匀后转入不锈钢坩埚中，将坩埚置于管式炉中，N2或Ar氛围条件下650℃保温2h，升温速率为5℃/min，最终得到石墨烯/g-C3N4/Bi2O3复合材料前驱体。其中g-C3N4制备的产率为10％。
(2)将(1)中合成的前驱体1g加到60mL的去离子水中，机械搅拌30min后加入0.4g聚乙二醇(表面活性剂)，超声分散2h，再加入10mL的KBr溶液(1mol/L)搅拌混合均匀后传入水热反应釜，在80℃条件下水热反应6h，将反应产物用乙醇和去离子水反复洗涤离心，真空干燥箱60℃条件下干燥8h得到二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料，其产率为92％，其中石墨烯的含量为20％，g-C3N4为5％，余量BiOBr。
实施例1～3中，步骤(2)中的表面活性剂还可以采用聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵或泊洛沙姆，其添加量为0.2～0.8g。
图5是纯BiOBr及实施例1～3制备的不同质量比的g-C3N4/GO/BiOBr复合物催化降解四环素的实验结果，从图中可以看出，不同组分的g-C3N4/GO/BiOBr纳米材料均能增强BiOBr的光催化性能。在光催化降解16min时，实施例3制备的g-C3N4/GO/BiOBr，其光催化降解效率最高，接近于75％，而纯BiOBr的光催化降解率仅达到65％左右。
当然，本发明的上述实施例仅为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述举例的基础上还可以做其他不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以详细举例。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (3)
1.一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料的制备方法，所述二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料的基体材料为溴氧铋，石墨烯、碳氮烯为材料的稳定增强相；其中，石墨烯占5～20wt％，碳氮烯占5～20wt％，余量为溴氧铋；所述复合纳米光催化材料的形貌为二维层状结构的堆砌，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)石墨烯/碳氮烯/氧化铋前驱体的合成：将石墨烯、尿素、硝酸铋以及氯化钠混合物按比例置于反应坩埚内，采用熔盐法制备Bi2O3掺杂的石墨烯/g-C3N4复合层状材料，即为石墨烯/碳氮烯/氧化铋前驱体，其中，所述熔盐法中NaCl的含量为混合物质量的50～80％，熔盐法的反应温度为650～750℃，反应时间为0.5～2h，同时采用惰性气体N2或Ar保护；
步骤2)石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料的合成：将步骤1)制备的石墨烯/碳氮烯/氧化铋前驱体加入去离子水中，再分别加入表面活性剂与溴化钾溶液，充分分散混合后，采用水热法合成所述石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料，并清洗、干燥。
2.根据权利要求1所述的一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤2)所述水热法的反应时间为6～15h。
3.根据权利要求1所述的一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤2)所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇或泊洛沙姆；其添加量为0.2～0.8g。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810295134.9A CN108525695B (zh) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | 一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810295134.9A CN108525695B (zh) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | 一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108525695A CN108525695A (zh) | 2018-09-14 |
| CN108525695B true CN108525695B (zh) | 2020-05-05 |
Family
ID=63482584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810295134.9A Active CN108525695B (zh) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | 一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108525695B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111729682A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-02 | 合肥工业大学 | 一种光催化剂g-C3N4/RGO/Bi2O3及其制备方法 |
| CN112221523A (zh) * | 2020-08-14 | 2021-01-15 | 南昌航空大学 | 一种用于降解四环素的三元纳米复合材料的制备方法 |
| CN113800560B (zh) * | 2021-08-25 | 2023-09-08 | 西湖大学 | 石墨烯基超小卤氧铋纳米颗粒的复合物电极材料及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104353472B (zh) * | 2014-11-26 | 2016-08-17 | 安徽工业大学 | 一种BiOBr/RGO纳米复合材料的制备方法及其在降解罗丹明反应中的应用 |
| CN107626335B (zh) * | 2017-09-21 | 2020-09-18 | 浙江工商大学 | 一种铋系/氮化碳复合催化剂及其制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-04-04 CN CN201810295134.9A patent/CN108525695B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108525695A (zh) | 2018-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109589991B (zh) | 一种锌铟硫/铜铟硫二维异质结光催化剂、其制备方法及应用 | |
| CN109876841B (zh) | 一种2-氨基对苯二甲酸和胺化合物共聚合制备石墨相氮化碳可见光催化剂的方法 | |
| CN110342477B (zh) | 一种氧掺杂多孔氮化碳纳米片及其制备方法 | |
| CN108525695B (zh) | 一种二维层状结构的石墨烯/碳氮烯/溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN108855187B (zh) | 一种氟改性硼碳氮光催化材料及其在高效还原二氧化碳中的应用 | |
| CN112875755B (zh) | 一种钨酸铋纳米粉体的制备方法 | |
| CN110227532B (zh) | 一种溴化铅铯量子点/氮化碳纳米片光催化剂的制备方法 | |
| CN114700104B (zh) | 一种以石墨相氮化碳为模板的掺碳多孔微球无铅双钙钛矿复合光催化剂的制备方法 | |
| CN113086955A (zh) | 光催化固氮的碳缺陷型氮化碳材料的制备方法 | |
| CN113000054A (zh) | 一种Bi2O2Se材料的制备方法 | |
| CN113289652B (zh) | 一种Bi2O3/(BiO)2CO3异质结半导体光催化剂及其制备方法 | |
| CN108607591B (zh) | 一种碳氮烯/溴化银共修饰溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN112047372B (zh) | 一种CuO多孔纳米片、其制备方法及其在热催化和光热催化方面的应用 | |
| CN112371113A (zh) | 一种Bi2WO6-rGO可见光催化剂的制备方法和应用 | |
| CN110586149A (zh) | 钼酸铋/碳化钛异质结二维光催化材料及其制备方法和应用 | |
| WO2020042125A1 (zh) | 一种铋酸锂-氧化铋光催化材料及其制备方法 | |
| CN114870873A (zh) | 一种用离子交换构建表面缺陷光催化材料的方法 | |
| CN113856728A (zh) | 一种锡硫化铋/石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法 | |
| CN109772419B (zh) | 在限域空间构筑氮化碳基超薄纳米片复合材料的制备方法 | |
| CN110479336B (zh) | 一种Bi5O7Br/薄层Ti3C2复合型光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN113856668A (zh) | 一种Bi/BiVO4复合异质结光催化材料的制备方法 | |
| CN113926480A (zh) | 一种金属合金修饰的层状钙钛矿结构光催化剂的制备方法 | |
| CN111957334A (zh) | 一种复合三元异质结光催化剂制备方法 | |
| CN111468133A (zh) | 一种铌酸钾/α-氧化铁异质光催化剂的制备方法 | |
| CN114950397B (zh) | 一种三氟乙酸改性硅表面TFA-Si光催化剂及其制备方法和应用 |
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 |