CN109847776A - 一种光催化膜及利用气相沉积法制备该光催化膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光催化膜及利用气相沉积法制备该光催化膜的方法，通过以现有的多孔结构的无机膜作为基底膜材料，并将含有碳和氮元素的前驱体平铺在基底膜材料下方，然后在惰性气体保护下煅烧，通过前驱体热聚合时的气相沉积一步制备出光催化膜。本发明提供的光催化膜具有高的光催化活性以及便于回收重复利用，并能够应用于降解处理静态或动态废水中的可溶性有机污染物，降解效率高。本发明的制备方法操作简单，前驱体与基底材料易得，且生产的光催化膜的面积可控，而且可以制备较大面积的光催化膜；本发明的光催化膜及其制备方法适用于实际的连续污水的处理，便于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及光催化膜及其制备方法，特别涉及一种在现有无机多孔膜上气相沉积光催化剂石墨相氮化碳的光催化膜，所述光催化膜能够应用于处理流动污水中的有毒有机物。
背景技术
随着社会的发展，人类对于自然的破坏也在不断加大，各种问题应运而生，其中水污染问题备受关注。每年都有大量的难降解的有毒有机污染物随着工业，生活污水进入自然水系中。处理这些有毒的有机污染物，有以下几个问题：浓度低难以富集，不易从水体系中分离，自然条件下难以降解。
而光催化技术，特别是可见光光催化技术备受科研工作者青睐应用于污水处理，是以其能在光照下降解水中有机污染物。光催化技术的前提是制备出合适的光催化剂。
在现有的研究中，潜在的具有紫外活性和可见光活性的光催化剂包括TiO2、ZnO、Fe2O3、CdS、Bi2WO6、BiVO4、Ta2O5、Ta3N5、TaON等。但他们在可见光下的光催化活性照明仍然有限，因为他们不适合利用整个太阳光谱的可见光范围，或因为他们制备复杂，原料昂贵等，应用前景大大受限。
为了克服这些问题，研究者开发了一种新型的纳米结构聚合物材料石墨相氮化碳，它是一种新型的非金属可见光诱导有机半导体光催化剂，具有合适的带隙能量。
虽然石墨相氮化碳具有优良的热稳定性、化学稳定性及可见光光催化活性，但由于其聚合物的特性，在光催化应用中，存在比表面积小、可见光响应范围窄，光生载流子分离效率低等问题，这些问题直接影响其光催化活性，并制约了石墨相氮化碳在光催化领域的应用。
因此，为了促进光催化过程中的传质及提高光催化量子效率，以及便于回收重复利用等，本发明人研究了一种光催化膜及其制备方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：以现有的多孔结构的无机膜作为基底膜材料，并将含有碳和氮元素的前驱体平铺在基底膜材料下方，然后在惰性气体保护下煅烧，通过前驱体热聚合时的气相沉积一步制备出光催化膜。本发明提供的光催化膜具有光催化过程中的传质快、高的光催化活性以及便于回收重复利用，并能够应用于降解处理静态或动态废水中的可溶性有机污染物，降解效率高。本发明的制备方法操作简单，便于推广应用，从而完成了本发明。
本发明的目的在于提供以下方面：
第一方面，本发明提供一种光催化膜，所述光催化膜包括基底膜材料和以及沉积在基底膜材料上的光催化剂。
其中，所述基底膜材料为具有多孔结构的无机膜，包括陶瓷膜，二氧化硅纤维膜，不锈钢网，铜网，碳纤维布，碳布，碳纸中的一种。
其中，所述光催化剂为含有碳和氮元素的前驱体煅烧得到的。
其中，所述前驱体包括碳氮比为1:3～3:1的小分子有机物，优选尿素，硫脲，单氰胺，双氰胺，三聚氰胺，三聚氰酸中的一种或几种。
其中，所述前驱体的质量与所述基底膜材料的面积的比为0.01～10g/cm2，优选为0.05～2g/cm2。
第二方面，本发明还提供一种制备上述第一方面所述的光催化膜的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，取基底膜材料平放于坩埚中；
步骤2，取设定量的前驱体放置于步骤1中的基底膜材料下方；
步骤3，煅烧，得到光催化膜。
第三方面，上述第一方面所述光催化膜或根据第二方面所述方法制得的光催化膜用作降解处理废水中的可溶性有机污染物的用途。
附图说明
图1(1)示出实施例1制备的光催化膜的SEM图；
图1(2)示出对比例1制备的石墨相氮化碳的SEM图；
图2示出实施例1和对比例1制备的样品的红外光谱图；
图3示出实施例1和对比例1制备的样品的荧光光谱图；
图4示出实施例1和对比例1制备的样品的光催化活性测试曲线图(即降解亚甲基蓝曲线图)；
图5示出实施例1～实施例9制备的样品的光催化活性测试曲线图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
以下详述本发明。
根据本发明的第一方面，提供一种光催化膜，所述光催化膜包括基底膜材料和以及沉积在基底膜材料上的光催化剂。
在一种优选的实施方式中，所述基底膜材料为具有多孔结构的无机膜，包括陶瓷膜，二氧化硅纤维膜，不锈钢网，铜网，碳纤维布，碳布，碳纸中的一种。
所述基底膜材料为具有多孔结构的无机膜，属于多孔膜；未经表面修饰或经过表面修饰的膜材料都可以。
本发明人认为，与高分子膜相比，无机膜具有许多优良的特性。比如，热稳定性好，在400～1000℃的高温下使用时，仍能保持其性能不变；化学性质稳定，能耐有机溶剂、氯化物和强酸强碱溶液，并且不被微生物降解；具有较大的强度，能在很大压力梯度下操作，不会被压缩和蠕变，机械性能好；与高分子膜不同，不会出现老化现象，只要不破损，可长期使用，而且容易再生，可采用高压、反冲清洗，蒸汽灭菌等；容易实现电催化和电化学活化；容易控制孔径大小和孔径尺寸分布。更重要的是，以多孔结构的无机膜作为基底膜材料制成的氮化碳光催化膜的性能优异。
本发明中使用的多孔结构的无机膜的孔径尺寸要求不低于0.5μm，因为生长氮化碳光催化剂，会有可能堵住孔，影响孔通道，所以无机膜的孔径尺寸不能太小。
本发明中，所述表面修饰的多孔无机膜中的表面修饰为功能化表面修饰，比如进一步提升光催化的性能，可以在其表面修饰一些纳米粒子如金，二氧化钛，氧化锌纳米粒子等，也可以为了提高抗菌性能，修饰一些银纳米粒子。
在一种优选的实施方式中，所述基底膜材料包括碳纤维布，碳布，碳纸；
在进一步优选的实施方式中，所述基底膜材料为碳纸。
本发明人发现，碳纸可以利用滤纸制备，滤纸的主要成分为纤维素，纤维素作为生物质材料来源广泛，可再生，相对其他无机膜制备成本更低更环保，同时碳与石墨相氮化碳会形成异质结，从而进一步提高催化性能。
在一种实施方式中，所述光催化剂为含有碳和氮元素的前驱体煅烧得到的。
在一种优选的实施方式中，所述前驱体包括碳氮比为1:3～3:1的小分子有机物，更优选尿素，硫脲，单氰胺，双氰胺，三聚氰胺，三聚氰酸中的一种或几种。
在进一步优选的实施方式中，所述前驱体为尿素，双氰胺，三聚氰胺中的一种。本发明中，所得到的光催化剂为石墨相氮化碳。
本发明人从构建高效异质结体系入手，通过对形貌与结构进行合理地设计以实现拓展促进光催化过程中的传质及提高光催化量子效率的目的；与此同时，在热动力学上保持光催化体系较高的氧化还原能力，强化催化剂对环境中难降解污染物的去除能力。
因此，本发明人试图将石墨相氮化碳与多孔无机膜结合起来，充分利用二者的优异性能，以期获得光催化量子效率高、光催化过程传质快并且能够便于回收重复利用的光催化膜。
在一种实施方式中，所述前驱体的质量与所述基底膜材料的面积的比为0.01～10g/cm2，优选为0.05～2g/cm2。
本发明人发现，所得到的光催化膜中光催化剂的厚度以及分布情况严重影响着光催化膜的性能。首先本发明人利用无机膜作为载体提高光催化剂的比表面积从而提高催化能力，再达到载体饱和之前光催化剂越多性能越好，当负载超过饱和的时候，光催化剂相互叠加，反而降低了比表面积，因此光催化剂需要均匀分布，并且不能太厚；本发明中通过控制前驱体的质量与基底膜材料的面积的比来控制光催化剂的厚度。
本发明人发现，当前驱体的质量与所述基底膜材料的面积的比为0.05～2g/cm2，所得到的光催化膜性能较好，更优选为0.5～1.0g/cm2。
根据本发明的第二方面，提供一种制备上述光催化膜的方法，包括如下步骤：
步骤1，取基底膜材料平放于坩埚中；
步骤2，取设定量的前驱体放置于步骤1中的基底膜材料下方；
步骤3，煅烧，得到光催化膜。
其中，
步骤1，取基底膜材料平放于坩埚中；
步骤1中，所述基底膜材料为多孔结构的无机膜，包括陶瓷膜，二氧化硅纤维膜，不锈钢网，铜网，碳纤维布，碳布，碳纸中的一种。
所述基底膜材料为具有多孔结构的无机膜，属于多孔膜；包括未经表面修饰或经过表面修饰的膜材料。
本发明人认为，与高分子膜相比，无机膜具有许多优良的特性。比如，热稳定性好，在400～1000℃的高温下使用时，仍能保持其性能不变；化学性质稳定，能耐有机溶剂、氯化物和强酸强碱溶液，并且不被微生物降解；具有较大的强度，能在很大压力梯度下操作，不会被压缩和蠕变，机械性能好；与高分子膜不同，不会出现老化现象，只要不破损，可长期使用，而且容易再生，可采用高压、反冲清洗，蒸汽灭菌等；容易实现电催化和电化学活化；容易控制孔径大小和孔径尺寸分布。更重要的是，以多孔结构的无机膜作为基底膜材料制成的氮化碳光催化膜的性能优异。
本发明中使用的多孔结构的无机膜的孔径尺寸要求不低于0.5μm，因为生长氮化碳光催化剂，会有可能堵住孔，影响孔通道，所以无机膜的孔径尺寸不能太小。
本发明中，所述表面修饰的多孔无机膜的表面修饰为功能化表面修饰，比如进一步提升光催化的性能，可以在其表面修饰一些纳米粒子如金，二氧化钛，氧化锌纳米粒子等，也可以为了提高抗菌性能，修饰一些银纳米粒子。
在一种优选的实施方式中，所述基底膜材料包括碳纤维布，碳布，碳纸；
在进一步优选的实施方式中，所述基底膜材料为碳纸。本发明人发现，碳纸可以利用滤纸制备，滤纸的主要成分为纤维素，纤维素作为生物质材料来源广泛，可再生，相对其他无机膜制备成本更低更环保，同时碳与石墨相氮化碳会形成异质结，从而进一步提高催化性能。
本发明中，所述基底膜材料一定要平放于坩埚中，倾斜或垂直放置都会使得本发明制备的光催化膜的性能都会大大降低。这是因为利用气相沉积的方法,平放是最合理。
并且，基底膜材料平放于坩埚中时，坩埚底部和基底膜材料之间仍具有一定的距离，所述距离为0.5～5cm，优选为0.6～4.0cm，更优选为1.0～3.0cm，如1.0cm，1.2cm，1.5cm。本发明人发现，距离越小时，在基底膜材料上的光催化剂沉积越多，距离越大时，在基底膜材料上的光催化剂沉积越少，优选1.0～3.0cm。
在一种优选的实施方式中，所述坩埚为平底坩埚。并且坩埚内平放基底膜材料时，基底膜材料不会滑落到坩埚底部。
在进一步优选的实施方式中，本发明所用的坩埚为带盖坩埚。本发明人发现，在后续步骤3中，煅烧时，坩埚用盖盖上，所得到的光催化膜性能较好。煅烧时是盖上盖的，但不是完全密封的。
步骤2，取设定量的前驱体放置于步骤1中的基底膜材料下方；
其中，所述前驱体的质量与所述基底膜材料的面积的比为0.01～10g/cm2，优选为0.05～2g/cm2；
本发明人发现，所得到的光催化膜中光催化剂的厚度以及分布情况严重影响着光催化膜的性能。首先，本发明人利用无机膜作为载体提高光催化剂的比表面积从而提高催化能力，再达到饱和之前光催化剂越多性能越好，当负载超过饱和的时候，光催化剂相互叠加，反而降低了比表面积，因此光催化剂需要均匀分布，并且不能太厚，以控制前驱体的质量与基底膜材料的面积的比来控制光催化剂的厚度。本发明人发现，当前驱体的质量与所述基底膜材料的面积的比为0.05～2g/cm2，所得到的光催化膜性能较好，更优选为0.5～1.0g/cm2。
所述前驱体平铺放置，且平铺的位置与所述基底膜材料的垂直距离为0.5～5.0cm，优选为0.6～4.0cm，更优选为1.0～3.0cm，如1.0cm，1.2cm，1.5cm；
本发明中，放置前驱体时，要先将基底膜材料拿开。
本发明中，所述前驱体平铺放置，这是因为利用气相沉积的方法平放是最合理。
在一种优选的实施方式中，所述前驱体包括碳氮比为1:3～3:1的小分子有机物，优选尿素，硫脲，单氰胺，双氰胺，三聚氰胺，三聚氰酸中的一种或几种。
在进一步优选的实施方式中，所述前驱体为尿素，双氰胺，三聚氰胺中的一种。
在更进一步优选的实施方式中，所述前驱体为尿素。
本发明中，选用此种类型的前驱体，煅烧后能够得到光催化剂石墨相氮化碳，而且，最后得到的光催化膜性能较好。
步骤3，煅烧，得到光催化膜。
步骤3中，将放置有基底膜材料以及前驱体的坩埚置于马弗炉中，惰性气体保护下煅烧，煅烧温度为400～700℃，优选为480～600℃，煅烧时间为1～6h，优选为2～4h，如3h。
在一种优选的实施方式中，煅烧前，先通惰性气体置换，使得马弗炉中以及坩埚内充满惰性气体。所述惰性气体包括氦气，氮气或氩气。
在一种优选的实施方式中，本发明采用的煅烧条件为0.5～10℃/min的升温速率升至480～600℃，480～600℃下煅烧时间为2～4h。
在进一步优选的实施方式中，以3.3℃/min的升温速率升至550℃，在550℃下煅烧3h。
本发明人发现，在以3.3℃/min的升温速率升至550℃，在550℃下煅烧3h，所得到的最终光催化膜的性能最好。
本发明人从构建高效异质结体系入手，通过对形貌与结构进行合理地设计以实现拓展促进光催化过程中的传质及提高光催化量子效率的目的；与此同时，在热动力学上保持光催化体系较高的氧化还原能力，强化催化剂对环境中难降解污染物的去除能力。
因此，本发明人试图将石墨相氮化碳与多孔无机膜结合起来，充分利用二者的优异性能，以期获得光催化量子效率高、光催化过程传质快并且能够便于回收重复利用的光催化膜。
由此，本发明人提出利用气相沉积的方法，利用前驱体在高温下发生热缩合，并随热气流在无机多孔膜上沉积，形成复合光催化膜。在膜基底材料上沉积石墨相氮化碳，相较于粉末与颗粒的光催化剂，本发明制备出的复合材料光催化膜易于回收重复使用，还可以进行连续光催化工作处理流动的废水，这为今后设计高效光催化剂提供实验和理论指导，并为光催化走向实用化打下基础；在当今不断加剧的能源危机环境污染形势下具有重要意义。
根据本发明的第三方面，提供上述第一方面所述光催化膜或根据第二方面所述方法制得的光催化膜用作降解处理废水中有机污染物的用途。
本发明提供的光催化膜应用于降解处理废水中的可溶性有机污染物，优选降解处理甲基橙，甲基红，罗丹明B，亚甲基蓝，苯酚，水杨酸。更优选降解亚甲基蓝。
用于降解亚甲基蓝时，光催化膜在光催化降解210min，对亚甲基蓝的降解率为近80％。
根据上述第一方面所述光催化膜或根据第二方面所述方法制得的光催化膜，其红外光谱图中，在1640cm-1、1460cm-1、1411cm-1、1318cm-1、1240cm-1、810cm-1存在特征吸收峰。
根据本发明提供的光催化膜及利用气相沉积法制备该光催化膜的方法，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的光催化膜性能稳定，光催化过程中的传质快，光催化量子效率高，能够应用于降解处理废水中的有机污染物；
(2)本发明提供的光催化膜便于回收重复利用；
(3)本发明提供的制备方法工艺简单，可操作性强；
(4)本发明提供的制备方法的原料易得，生产的光催化膜的面积可控，而且可以制备面积较大的复合膜，适用于实际的连续污水的处理；
(5)本发明提供的光催化膜还可以进行连续光催化处理流动的废水。
实施例
多孔结构碳纸的制备
取普通定性滤纸置于坩埚内，并将坩埚放于马弗炉中，打开电源加热，升温速率为3～5℃/min，升温至750℃，于750℃煅烧2h。
实施例1
取本发明制备的碳纸作为基底膜材料，其面积为15cm2，平放置于带盖的坩埚中；
再在基底膜材料的底部平铺前驱体尿素7.5g，前驱体的质量与基底膜材料的面积比例为0.5g/cm2；并且基底膜材料与前驱体的垂直距离为1cm；
将上述装有基底膜材料以及前驱体的坩埚置于管式马弗炉中，通氮气置换马弗炉，打开马弗炉电源，升温速率为3.3℃/min，升至550℃，煅烧3h，得到光催化膜，记为1。
实施例2
本实施例与实施例1所用方法相同，区别仅在于所用前驱体的量为前驱体的质量与基底膜材料的面积比例为0.3g/cm2。最终得到光催化膜，记为2。
实施例3
本实施例与实施例1所用方法相同，区别仅在于本实施例所用基底膜材料为市售的玻璃纤维多孔膜(Whatman，GF/C孔径1.2μm)。得到的光催化膜，记为3。
实施例4
取市售的玻璃纤维多孔膜(Whatman，GF/C孔径1.2μm)作为基底膜材料，其面积为20cm2，平放置于带盖的坩埚中；
再在基底膜材料的底部平铺前驱体双氰胺6g，前驱体的质量与基底膜材料的面积比例为0.3g/cm2；并且基底膜材料应置于前驱体的垂直距离为1cm；
将上述装有基底膜材料以及前驱体的坩埚置于管式马弗炉中，通氮气置换马弗炉，打开马弗炉电源，升温速率为1℃/min，升至500℃，煅烧3h，得到光催化膜，记为4。
实施例5
取市售的碳纤维布(厂家为日本东丽，规格为300g/m2)作为基底膜材料，取其面积为12cm2，平放置于带盖的坩埚中；
再在基底膜材料的底部平铺前驱体尿素12g，前驱体的质量与基底膜材料的面积比例为1.0g/cm2；并且基底膜材料应置于前驱体的垂直距离为2cm；
将上述装有基底膜材料以及前驱体的坩埚置于管式马弗炉中，通氮气置换马弗炉，打开马弗炉电源，升温速率为5℃/min，升至520℃，煅烧3h，得到光催化膜，记为5。
实施例6
本实施例与实施例1所用方法相同，区别仅在于本实施例所用基底膜材料为市售的碳纤维布(厂家为日本东丽，规格为300g/m2)。得到的光催化膜，记为6。
实施例7
本实施例与实施例1所用方法相同，区别仅在于本实施例所用基底膜材料为市售的多孔陶瓷膜(片式，孔径1μm)。得到的光催化膜，记为7。
实施例8
取市售的多孔陶瓷膜(片式，孔径1μm)作为基底膜材料，其面积为12cm2，平放置于带盖的坩埚中；
再在基底膜材料的底部平铺前驱体(三聚氰胺与三聚氰酸的混合物，质量比为1:1)2.4g，前驱体的质量与基底膜材料的面积比例为0.2g/cm2；并且基底膜材料应置于前驱体的垂直距离为1.5cm；
将上述装有基底膜材料以及前驱体的坩埚置于管式马弗炉中，通氮气置换马弗炉，打开马弗炉电源，升温速率为3.3℃/min，升至550℃，煅烧2h，得到光催化膜，记为8。
实施例9
本实施例9与实施例1的方法相同，其区别仅在于，本实施例9所用的基底膜材料为购买的碳纸(台湾碳能；WOS1009)。得到的光催化膜，记为9。
对比例
对比例1
将前驱体尿素置于坩埚中，置于管式马弗炉中，通氮气置换马弗炉，打开马弗炉电源，升温速率为3.3℃/min，升至550℃，煅烧3h，得到光催化剂石墨相(化)氮化碳。
实验例
实验例1 样品的SEM扫描电镜分析
测定实施例1制得的光催化膜产品的SEM图，以及空白碳纸的SEM图，结果如图1(1)和图1(2)所示。
由图1(1)和图1(2)可见，在图上可以清楚地看出在碳纸的纤维上有许多小片层附着，这些小的片层是石墨化氮化碳，证明基底膜上有光催化剂。
实验例2 样品的红外光谱分析
对实施例1以及对比例1制得光催化膜以及石墨相氮化碳产品进行红外光谱分析，结果如图2所示，其中，a为光催化膜，b为石墨相氮化碳。
由图2可知，在石墨相(化)氮化碳样品中观察到3200-3600cm-1之间的更强的吸附区，该样本源于N-H和O-H的拉伸振动。此外，石墨化氮化碳样品展示了一组典型的C-N杂环的拉伸振动模式(1640、1460和1411cm-1)和三-三嗪单元(810cm-1)的弯曲振动。在1318cm-1和1240cm-1中也观察到C-N(-C-)C和C-NH-C的拉伸振动。在光催化膜材料中，可以观察到上述红外吸附峰的强度变化，然而，对于复合材料光催化膜来说，没有更多的特征峰，这意味着碳纸的存在并没有改变石墨相氮化碳的聚合反应。同时证明我们在碳纸的纤维上沉积上了石墨相氮化碳。
实验例3 样品的荧光光谱分析
测试实施例1制得光催化膜产品以及对比例1制得的石墨相氮化碳，结果如图3所示。其中，a为光催化膜，b为石墨化氮化碳。
由图3可知，相较于纯的石墨化氮化碳，复合膜光催化膜具有更小的荧光强度，说明光催化膜在特定波长光照下光生电子通过活性炭被转移，发生重组的较少，提高了光生电子的利用率，从而提高了光催化能力。
实验例4 样品的光催化活性测试
利用实施例1制备的光催化膜以及对比例1制备的石墨相氮化碳降解处理亚甲基蓝；配制100ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝水溶液，将光催化膜置于溶液中，每15min取2-3mL样，用紫外-可见分光光度计测定浓度，先进行黑暗状态下进行1小时的吸附，再进行光照下的光催化实验。根据降解率的计算公式计算降解率：
w(％)＝(A0－At)/A0×100％，
根据所得降解率绘图，光催化降解结果曲线图如图4所示。其中，a为复合膜，b为石墨相氮化碳。
由图4可知，实施例1的光催化膜在光催化降解210分钟移除(降解)了近80％的亚甲基蓝，而石墨化(相)氮化碳只移除(降解)了近20％的亚甲基蓝，证明光催化膜具有更强的光催化性能。
利用实施例1～实施例9制备的光催化膜降解处理亚甲基蓝，结果如图5所示。从图4和图5可以看出，实施例1～9的产物的催化性能要比单纯的石墨化氮化碳性能要好。实施例1,2,5,6,9比实施例3,4,7,8的催化性能要好，这可能是由于实施例1,2,5,6,9使用的基底为碳材料，其与石墨化氮化碳形成异质结，提高了光催化性能。实施例1的光催化膜的光催化性能最好。实施例5比实施例6的催化性能要差的原因可能是由于大量的石墨化氮化碳影响了异质结的作用。实施例9的光催化膜性能稍差的原因可能是因为市售的碳纸与本发明所制备的碳纸性能不同造成的。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光催化膜，其特征在于，所述光催化膜包括基底膜材料和以及沉积在基底膜材料上的光催化剂。
2.根据权利要求1所述的光催化膜，其特征在于，所述基底膜材料为具有多孔结构的无机膜，包括陶瓷膜，二氧化硅纤维膜，不锈钢网，铜网，碳纤维布，碳布，碳纸中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的光催化膜，其特征在于，所述光催化剂为含有碳和氮元素的前驱体煅烧得到的。
4.根据权利要求3所述的光催化膜，其特征在于，所述前驱体包括碳氮比为1:3～3:1的小分子有机物，优选尿素，硫脲，单氰胺，双氰胺，三聚氰胺，三聚氰酸中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的光催化膜，其特征在于，所述前驱体的质量与所述基底膜材料的面积的比为0.01～10g/cm2，优选为0.05～2g/cm2。
6.一种制备光催化膜的方法，优选用于制备权利要求1～5之一所述的光催化膜，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，取基底膜材料平放于坩埚中；
步骤2，取设定量的前驱体放置于步骤1中的基底膜材料下方；
步骤3，煅烧，得到光催化膜。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述基底膜材料为具有多孔结构的无机膜，包括陶瓷膜，二氧化硅纤维膜，不锈钢网，铜网，碳纤维布，碳布，碳纸中的一种。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述前驱体的质量与所述基底膜材料的面积的比为0.01～10g/cm2，优选为0.05～2g/cm2；
所述前驱体平铺放置，且平铺的位置与所述基底膜材料的垂直距离为0.5～5.0cm，如1.0cm；
所述前驱体包括碳氮比为1:3～3:1的小分子有机物，优选尿素，硫脲，单氰胺，双氰胺，三聚氰胺，三聚氰酸中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3中，将放置有基底膜材料以及前驱体的坩埚置于马弗炉中，惰性气体保护下煅烧，煅烧温度为400～700℃，优选为480～600℃，煅烧时间为1～6h，优选为2～4h，如3h。
10.根据权利要求1～5之一所述的光催化膜或根据权利要求6～9之一所述的方法制备的光催化膜，其特征在于，其应用于降解处理废水中的可溶性有机污染物，优选降解处理甲基橙，甲基红，罗丹明B，亚甲基蓝，苯酚，水杨酸。
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