CN110801856A - 一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用 - Google Patents

一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110801856A
CN110801856A CN201911161874.4A CN201911161874A CN110801856A CN 110801856 A CN110801856 A CN 110801856A CN 201911161874 A CN201911161874 A CN 201911161874A CN 110801856 A CN110801856 A CN 110801856A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphite
carbon nitride
tungsten bronze
phase carbon
composite photocatalyst
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.)
Pending
Application number
CN201911161874.4A
Other languages
English (en)
Inventor
刘斌
李振
张新强
王育华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou University
Original Assignee
Lanzhou University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou University filed Critical Lanzhou University
Priority to CN201911161874.4A priority Critical patent/CN110801856A/zh
Publication of CN110801856A publication Critical patent/CN110801856A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24Nitrogen compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/003Light absorbing elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/06Polluted air

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨相氮化碳‑铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用,将反应物煅烧两次,冷却至室温研磨成粉末;分散在双氧水和去离子水组成的混合溶液中,水热反应,得石墨相氮化碳;用水热法将仲钨酸铵、乙二醇和乙酸制成铵钨青铜;将石墨相氮化碳和铵钨青铜分散于分散剂中,超声搅拌离心干燥,制得石墨相氮化碳‑铵钨青铜复合光催化剂。该复合光催化剂用于降解空气中的污染物和红外热屏蔽。该合成方法操作简单,环保节能、灵活方便,成本低,有效改善了g‑C3N4的光催化活性;在污染物治理和智能窗玻璃等领域有广泛的应用前景。

Description

一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用
技术领域
本发明属于光催化剂制备技术领域,涉及一种石墨相氮化碳-铵钨青铜(g-C3N4/(NH4)XWO3)复合光催化剂的合成及应用。
背景技术
能源短缺和环境污染是当今人类面临的两大问题。目前,化石能源作为人类生产、生活的主要能源,在满足人们需要的同时,也给生态环境带来了不利的影响。因此采用科学的方法治理环境污染,已成为研究人员关注的焦点。太阳能作为一种清洁、可再生能源,是一种理想的替代能源。基于半导体的光催化技术可以利用半导体特殊的带隙结构,在太阳能的驱动下产生具有还原和氧化能力电子、空穴对,降解和矿化有机污染物,是一种安全、经济和清洁的技术。
具有合适的能带结构、超高比表面积等特性的二维光催化材料引起了人们广泛的关注。而石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种具有类石墨结构的有机聚合物半导体材料,是各种碳氮化物中最稳定的同素异形体。g-C3N4作为可见光光催化剂,其带隙为2.7 eV,相比大多数金属氧化物光催化剂有更好的可见光吸收;同时具有很多优良的物理化学性能,包括良好的热稳定、在大多数有机溶剂中化学稳定。
但是,基于g-C3N4光催化领域虽然取得了一定进展,可见光光催化效率仍然相对较低,远远达不到实际应用的要求。以富氮前驱体,例如三聚氰胺、氨基氰、双氰胺、尿素或它们的混合物,通过热缩合法制备的g-C3N4,一般不规则且致密,导致实际的表面积远小于理论值。因而限制了可见光吸收,同时低的电荷迁移率导致光生电子空穴对的快速复合。
g-C3N4有机聚合物的特性,可以作为与各种无机纳米粒子优异相容性的基质。而两种半导体异质结的构建是通过促进光致电子和空穴的分离来提高半导体光催化剂光催化性能的有效途径。铵钨青铜材料是一种含钨的非化学计量比化合物,其通式为(NH4XWO3(0<x<1)。其中钨元素以W6+、W5+混合价态存在,使其不仅在200nm~2500nm的宽波长范围内存在光吸收,而且对800nm~2500nm的近红外光吸收性更好。更重要的是,铵钨青铜表面带正电,因此可以通过超声、搅拌的方法与表面带负电的g-C3N4形成异质结,有效提高光催化效果。专利《全光谱响应型铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂》(ZL201610478351.2)公开了一种具有全光谱响应型铵钨青铜-二氧化钛复合光催化剂,它不仅可以吸收利用全波段的太阳光,而且具有高效的光催化活性,但是没有涉及到薄膜的应用。
铵钨青铜作为一种近红外热屏蔽材料,不仅可见光透过率高,而且对近红外光有很好的吸收效果,因而其薄膜在保温隔热方面有广泛的应用前景。专利《一种新型多功能薄膜》(ZL201610058215.8)公开了一种钨青铜钾/氟表面修饰的二氧化钛多功能薄膜,制备了具有降解空气中的污染物、吸收紫外线和良好的红外热屏蔽效果的多功能薄膜,但是材料的制备过程中需要在高温环境下通入氢气,制备工艺复杂,不利于大规模应用。
基于以上考虑,石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种可见光光催化剂,对可见光均有良好的响应,如果将其与具有红外吸收的铵钨青铜材料复合,不仅可以提高对可见光的利用率,而且其薄膜可以具有降解空气中的污染物、保温隔热的效果,以期拓展实际应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成方法,合成的石墨相氮化碳-铵钨青铜(g-C3N4/(NH4)XWO3)复合光催化剂不仅可以提高g-C3N4在可见光下的光催化活性,而且其薄膜具有降解空气中的污染物、保温隔热的多功能性。
本发明的另一个目的提供一种上述合成方法合成的复合光催化剂的应用方法。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种用超声、搅拌的方法合成g-C3N4/(NH4)XWO3复合光催化剂简易方法,以提高g-C3N4对可见光的吸收。该合成方法具体按以下步骤进行:
1)取2~15g反应物放入马弗炉中,以1~5℃/min的升温速率升温至500~550℃,保温2~6h,冷却至室温,研磨;再放入马弗炉中,以1~5℃/min的升温速率升温至500~550℃,保温2~6h;得产物,将0.1~1g该产物分散于混合溶液中,该混合溶液由20~50mL去离子水和10~40mL质量百分比为15~30 wt%的双氧水混合而成,搅拌10~30min,转入水热釜中,在120~160℃温度下保温4~12h;然后,将混合液依次用去离子水和乙醇分别离心、洗涤,干燥后,得石墨相氮化碳(g-C3N4);
反应物采用三聚氰胺、硫脲、双氰胺、尿素中的一种,或任意两种的混合物,或任意三种的混合物或四种的混合物,当采用混合物时各组分为任意比例。
2)将0.2~0.6g钨酸铵溶解于20~60mL乙二醇中,在160~210℃温度下磁力搅拌30~60 min,得淡黄色透明均匀的溶液;冷却至室温,加入10~50mL乙酸,搅拌10~30min,混合均匀;然后转入100mL水热釜中,在140~200℃温度下水热反应10~72h;依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物,干燥,得铵钨青铜((NH4)XWO3);
3)将100~600mg石墨相氮化碳和5~20mg铵钨青铜加入10~40mL分散剂中,超声1~8h,再搅拌1~8h后;依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物,干燥,制得石墨相氮化碳-铵钨青铜(g-C3N4/(NH4)XWO3)复合光催化剂。
分散剂采用去离子水、无水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或任意两种的组合物,或任意三种的组合物或四种的组合物;当采用组合物时,各组分为任意比例。
利用石墨相氮化碳和铵钨青铜的电负性不同,分散在分散剂里,经超声、搅拌、离心、干燥,制得g-C3N4/(NH4)XWO3复合光催化剂。
本发明所采用的另一个技术方案是:一种上述合成方法合成的g-C3N4/(NH4)XWO3复合光催化剂的应用:分别取0.5~1.5g无水乙醇、0.5~1.5g火棉胶和0.05~0.2g合成的g-C3N4/(NH4)XWO3复合光催化剂颗粒,混合,充分搅拌12~36h,得均匀混合液体;用旋涂法以1500~2000r/min的转速将该混合液体涂覆于玻璃片表面,干燥后得到g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜,该多功能薄膜用于降解空气中的污染物和红外热屏蔽。
本发明合成方法以三聚氰胺、双氧水、仲钨酸铵、乙二醇和乙酸等为原料,制备g-C3N4和(NH4)XWO3,然后用简易的超声、搅拌的方法复合g-C3N4和(NH4)XWO3,制得g-C3N4/(NH4)XWO3异质结结构。该异质结结构一方面可以增大g-C3N4比表面积,增强对可见光的吸收;另一方面有利于促进两者产生的光生电子-空穴相互转移,有效抑制光生电子和空穴的复合,改善g-C3N4可见光光催化活性。同时用其制成的薄膜具有降解空气中的污染物和红外热屏蔽特性,用于解决环境污染物和能源短缺的问题。本合成方法操作简单、环保节能、灵活方便,成本低,在污染物治理和智能窗玻璃等领域有广泛的应用前景。
附图说明
图1是实施例1合成的复合光催化剂、对比例1制得的石墨烯氮化碳和对比例2制得的铵钨青铜的X射线衍射谱图。
图2是实施例1合成的复合光催化剂的扫描电子显微镜图。
图3是实施例1合成的复合光催化剂、对比例1制得的g-C3N4和对比例2制得的(NH4)XWO3的紫外-可见-红外吸收光谱图。
图4是实施例1合成的复合光催化剂、对比例1制得的g-C3N4和对比例2制得的(NH4)XWO3在可见光下的光催化降解效果曲线图。
图5是实施例1制得的g-C3N4/(NH4)XWO3复合材料可见光光催化性能增强的机理图。
图6是实施例1制得的g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜、对比例1制得的g-C3N4薄膜和对比例2制得的(NH4)XWO3薄膜在模拟太阳光下的光催化降解效果曲线图。
图7是实施例1制得的g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜、对比例1制得的g-C3N4薄膜和空白例1中的玻璃片,模拟夏季隔热实验的温度变化曲线图。
图8是实施例1制得的g-C3N4/(NH4)XWO3复合材料薄膜和对比例1g-C3N4薄膜、空白例1玻璃片,模拟冬季保温实验的温度变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
取10g三聚氰胺放入马弗炉中,以2.2℃/min的升温速率升温至550℃,保温3h,冷却至室温,得黄色固体,研磨;再放入马弗炉中,以5℃/min的升温速率升温至550℃,保温3h,得产物;用30mL去离子水和30mL质量百分比为的30%双氧水中配制混合溶液,将0.6g产物分散于该混合溶液中,搅拌10min,转入水热釜中,在140℃保温10h;将混合液依次用去离子水和乙醇分别离心、洗涤,干燥,得到石墨相氮化碳;将0.25g仲钨酸铵溶解于40mL乙二醇中,在190℃温度下磁力搅拌 40min,得淡黄色透明均匀的溶液;冷却至室温,加入20mL乙酸,搅拌20min,使其混合均匀;然后转入100mL水热釜中,在200℃温度下水热反应40h;依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物,干燥,得铵钨青铜;将490 mg石墨相氮化碳和10mg铵钨青铜加入20mL去离子水中,超声2h,再搅拌2h后;依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物,干燥,制得石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂。
分别取0.665g无水乙醇、0.62g火棉胶和0.1g制得的 g-C3N4/(NH4)XWO3复合光催化剂颗粒,混合,充分搅拌24h,得到均匀混合液体;用旋涂法以1600r/min的转速将该混合液体涂覆于玻璃片表面;干燥后得到g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜。该多功能薄膜用于降解空气中的污染物和红外热屏蔽。
对比例1
取10g三聚氰胺放入马弗炉中,以2.2℃/min的升温速率加热到550℃,保温3h,制得块状的g-C3N4,再放入马弗炉中,以5℃/min的升温速率加热到550℃,保温3h,制得片状g-C3N4;用30mL质量百分比30%的双氧水中和30mL去离子水混合配成混合溶液,将0.6g片状g-C3N4分散于该混合溶液中,搅拌10min后,转入水热釜,在140℃温度下保温10h;将混合液依次用去离子水和乙醇分别离心、洗涤,干燥,得到石墨相氮化碳(g-C3N4)。
分别取0.665g无水乙醇、0.62g火棉胶和0.1g制得的g-C3N4,混合,充分搅拌24h,得到均匀混合液体;用旋涂法以1600r/min的转速将该混合液体涂覆于玻璃片表面;干燥后得到g-C3N4薄膜。
对比例2
取0.25g仲钨酸铵溶解于40mL乙二醇中,在190℃温度下磁力搅拌 15min,得淡黄色透明均匀的溶液;冷却至室温,加入20mL乙酸,搅拌20min,使混合均匀;然后转入100mL水热釜中,在200℃温度下水热反应40h;依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物,干燥,得铵钨青铜((NH4)XWO3)。
分别取0.665g无水乙醇、0.62g火棉胶和0.1g制得的铵钨青铜((NH4)XWO3),混合,充分搅拌24h,得到均匀混合液体;用旋涂法以1600r/min的转速将该混合液体涂覆于玻璃片表面;干燥后得到铵钨青铜((NH4)XWO3)薄膜。
空白例1
分别取0.665g无水乙醇和0.62g火棉胶,混合,充分搅拌24h,得均匀混合液体。用旋涂法以1600r/min的转速将该混合液体涂覆于玻璃片表面。
实施例1合成的复合光催化剂、对比例1制得的石墨相氮化碳和对比例2制得的铵钨青铜的X射线衍射谱图,如图1所示。图1显示,实施例1合成的复合光催化剂的X射线衍射峰由g-C3N4和(NH4)XWO3的衍射峰共同组成,没有出现其他杂质峰,说明实施例1制得的复合样品为g-C3N4/(NH4)XWO3复合物。
实施例1合成的复合光催化剂的扫描电子显微镜图,如图2。从图2中可以看出,该复合光催化剂材料中(NH4)XWO3为棒状,g-C3N4为片状,(NH4)XWO3紧密的与片状的g-C3N4结合,说明g-C3N4/(NH4)XWO3复合材料成功制备,有利于促进两者产生的光生电子-空穴相互转移,有效抑制光生电子和空穴的复合,改善g-C3N4可见光光催化活性。
实施例1制得的复合光催化剂、对比例1制得的g-C3N4和对比例2制得的(NH4)XWO3的紫外-可见-红外吸收光谱图,如图3所示。图中显示,g-C3N4对可见光有吸收,对红外光没有吸收。(NH4)XWO3在200~2500nm的宽波长范围内都存在光吸收,而且对800~2500nm波长范围的近红外光吸收性更好。而实施例1合成的复合材料不仅提高了g-C3N4对可见光的吸收,而且对红外光也有吸收,有效提高了对太阳光的利用率。
取质量体积浓度10mg/L的罗丹明B溶液三份,每份50mL。将25mg实施例1合成的复合光催化剂超声分散在第一份罗丹明B溶液中,将25mg对比例1制得的g-C3N4超声分散在第二份罗丹明B溶液中,将25mg对比例2制得的(NH4)XWO3超声分散在第三份罗丹明B溶液中。利用LED可见光源,测试罗丹明B溶液吸光度随时间的变化,表征样品的光催化活性。得到图4所示的光催化降解效果曲线图。图4显示,可见光照射40min后,分散有g-C3N4的罗丹明B溶液浓度下降了70%,表明纯g-C3N4有可见光光催化活性;分散有(NH4)XWO3的罗丹明B溶液只下降了20%。而分散有实施例1合成的g-C3N4/(NH4)XWO3复合材料的罗丹明B溶液基本完全降解。图5是g-C3N4/(NH4)XWO3复合光催化性能增强的机理图。g-C3N4和(NH4)XWO3都是n型半导体,带隙分别为2.65ev和2.78ev。g-C3N4的价带位置(2.14ev)比(NH4)XWO3的价带位置(2.03ev)电位更正,所以光生空穴可以从g-C3N4的价带迁移到(NH4)XWO3的价带上;(NH4)XWO3的导带位置(-0.75ev)比g-C3N4的导带位置(-0.51ev)电位更负,所以光生电子可以从(NH4)XWO3的导带迁移到g-C3N4的导带上,从而促进光生电子-空穴相互转移,提高可见光光催化活性。
用旋涂法以1600r/min的转速将实施例1制得的均匀混合液体涂覆于一块50mm×25mm的玻璃片上,用旋涂法以1600r/min的转速将对比例1制得的g-C3N4均匀混合液体涂覆于第二块50mm×25mm的玻璃片上,用旋涂法以1600r/min的转速将对比例2制得的(NH4)XWO3均匀混合液体涂覆于第三块50mm×25mm的玻璃片上,将该三块玻璃片分别放置在质量体积浓度10mg/mL的罗丹明B溶液中,用300W氙灯模拟太阳光,测试罗丹明B溶液吸光度随时间的变化,表征薄膜的光催化活性。得到图6所示的模拟太阳光下的光催化降解效果曲线图。从图中可以看出,实施例1 制得的g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜的降解速率明显高于g-C3N4薄膜和(NH4)XWO3薄膜的降解速率,与图4所示粉体的降解效果相似,表明用本发明方法合成的复合光催化剂制成的多功能薄膜可以有效利用太阳光降解空气中的污染物,在治理环境污染物和能源短缺的问题上有广泛的应用前景。
薄膜近红外隔热性能的表征
将实施例1中制备的均匀混合液体,用旋涂法以1600r/min的转速涂覆于一块40mm×40mm(长×宽)的石英玻璃表面,干燥后,得第一石英玻璃片;将对比例1中制备的均匀混合液体,用旋涂法以1600r/min的转速涂覆于第二块40mm×40mm(长×宽)的石英玻璃表面,干燥后,得第二石英玻璃片;将空白例1制备的混合液体用旋涂法以1600r/min的转速涂覆于第三块40mm×40mm(长×宽)的石英玻璃表面;干燥,得第三石英玻璃片。
取一个134mm×134mm×115mm(长×宽×高)的密封保温盒,该保温盒底部的四边放置有温度传感器。先将第一石英玻璃片放置在密封保温盒顶部上面的中心位置,用275W的近红外灯直射第一石英玻璃片来模拟夏季的隔热实验。测试的初始温度是25℃,随着光照时间增长,每隔10min探测保温盒内温度的变化,测试完成后,取下第一石英玻璃片;将第二石英玻璃片放置在该密封保温盒顶部上面的中心位置,用275W的近红外灯直射第一石英玻璃片来模拟夏季的隔热实验,测试的初始温度是25℃,随着光照时间增长,每隔10min探测保温盒内温度的变化,测试完成后,取下第二石英玻璃片;将第三石英玻璃片放置在该密封保温盒顶部上面的中心位置,用275W的近红外灯直射第一石英玻璃片来模拟夏季的隔热实验,测试的初始温度是25℃,随着光照时间增长,每隔10min探测保温盒内温度的变化。得到图7所示的隔热实验温度变化曲线图。从图7可以看出,覆盖对比例1制备的g-C3N4薄膜和空白例1制备的薄膜有相同的温度响应,照射60min后,盒内的温度升高到32.5℃。而实施例1制得的g-C3N4/(NH4)XWO3复合材料薄膜的覆盖下,密封保温盒内的升温速率明显小于覆盖对比例1和空白例1的升温速率。说明本发明合成方法制备的g-C3N4 / (NH4)X WO3 复合光催化剂具有较好的隔热效果。
将第一石英玻璃片放置在该密封保温盒顶板内侧,模拟冬季保温实验,测试的初始温度是40℃,随着时间延长,每隔20s探测密封盒内的温度变化,测试结束后,取下第一石英玻璃片,将第二石英玻璃片放置在该密封保温盒顶板内侧,模拟冬季保温实验,测试的初始温度是40℃,随着时间延长,每隔20s探测密封盒内的温度变化,测试结束后,取下第二石英玻璃片,将第三石英玻璃片放置在该密封保温盒顶板内侧,模拟冬季保温实验,测试的初始温度是40℃,随着时间延长,每隔20s探测密封盒内的温度变化。得到图8所示的模拟冬季保温实验的温度变化曲线。图8显示,覆盖对比例1制备的g-C3N4薄膜和空白例1制备的薄膜有相同的温度响应,保温180s后,盒内的温度降低到29.1℃。而覆盖实施例1制得的g-C3N4/(NH4)XWO3复合材料薄膜,密封保温盒内的降温速率明显小于覆盖对比例1和空白例1薄膜的降温速率。说明本发明合成方法制备的g-C3N4/(NH4)XWO3复合光催化剂具有较好的保温效果。
实施例2
取2g硫脲放入马弗炉中,以1℃/min的升温速率加热到500℃,保温6h,待冷却至室温后,将黄色固体研磨;再放入马弗炉中,以1℃/min的升温速率加热到500℃,保温6h;取其1g,分散在20mL的质量百分比15%双氧水中和10mL去离子水组成的混合溶液中,搅拌20min后,转入水热釜中,在120℃保温12h;将混合液依次用去离子水和乙醇分别离心、洗涤,干燥,得g-C3N4。取0.2g仲钨酸铵溶解到20mL乙二醇中,在160℃温度下磁力搅拌 60min后,得到淡黄色透明均匀的溶液;冷却至室温,加入10mL乙酸,搅拌10min,使其混合均匀;然后转入100mL水热釜中,在140℃温度下水热反应72h;依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物,干燥,得铵钨青铜。分别取100mg的g-C3N4 和20mg铵钨青铜,加入10mL N,N-二甲基甲酰胺,超声1h,搅拌1h;依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物,干燥,制得石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂颗粒。
分别取0.5g无水乙醇、1.5g火棉胶0.5g和0.05g石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂颗粒,充分搅拌12h,得均匀混合液体;用旋涂法以1500r/min的转速将混合溶液涂覆于玻璃片表面;干燥后得到g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜。
实施例3
取15g双氰胺放入马弗炉中,5℃/min的升温速率加热到530℃,保温2h,待冷却至室温后,将黄色固体研磨;再放入马弗炉中,以3℃/min的升温速率升温至530℃,保温2h,得产物;将0.1g该产物分散在50mL质量百分比18%的双氧水和40mL去离子水组成的混合溶液中,搅拌30min后,转入水热釜中,在160℃保温4h;将混合液依次用去离子水和乙醇分别离心、洗涤,干燥,得到g-C3N4。取0.6g仲钨酸铵溶解于60mL乙二醇中,在210℃温度下磁力搅拌30min,得到淡黄色透明均匀的溶液;冷却至室温,加入50mL乙酸,搅拌30min,使其混合均匀;然后转入100mL水热釜中,在180℃温度下,水热反应10h;依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物,干燥,得铵钨青铜。分别取600mg的g-C3N4 和5mg铵钨青铜,加入40mL二甲基亚砜,超声8h,搅拌8h;依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤沉淀物,干燥,制得石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂颗粒。
分别取1.5g无水乙醇、1.5g火棉胶和0.2g石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂颗粒,充分搅拌36h,得均匀混合溶液;用旋涂法以2000r/min的转速将混合溶液涂覆于玻璃片表面;干燥后得到g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜。
实施例4
取8.5g尿素放入马弗炉中,然后,按实施例1的方法制得g-C3N4,按实施例1的方法制得铵钨青铜,再按实施例1的方法制得石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂颗粒。
按实施例1的方法制得g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜。
实施例4
取10g由三聚氰胺、硫脲、双氰胺和尿素混合而成的混合物,将该混合物放入马弗炉中,然后,按实施例2的方法制得g-C3N4,按实施例2的方法制得铵钨青铜,将350mg的g-C3N4和13mg铵钨青铜加入30mL由去离子水、无水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜混合而成的组合物中,再按实施例2的方法制得石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂颗粒。
按实施例2的方法制得g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜。

Claims (6)

1.一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成方法,通过超声、搅拌简易合成石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂,以提高石墨相氮化碳对可见光的吸收,其特征在于,该合成方法具体按以下步骤进行:
1)将2~15g反应物放入升温速率为1~5℃/min的环境中,升温至500~550℃,保温2~6h,冷却至室温,研磨;再放入升温速率为1~5℃/min的环境中,升温至500~550℃,保温2~6h;得产物,将0.1~1g该产物分散于由20~50mL去离子水和10~40mL双氧水混合而成的混合溶液中,搅拌,在120~160℃温度下保温4~12h;离心、洗涤、干燥,得石墨相氮化碳;
2)将0.2~0.6g钨酸铵溶解于20~60mL乙二醇中,在160~210℃温度下磁力搅拌,冷却至室温,加入10~50mL乙酸,搅拌,然后在140~200℃温度下水热反应10~72h;离心洗涤沉淀物,干燥,得铵钨青铜;
3)将100~600mg石墨相氮化碳和5~20mg铵钨青铜加入10~40mL去离子水中,超声1~8h,再搅拌1~8h后;离心洗涤沉淀物,干燥,制得石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂。
2.如权利要求1所述的石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成方法,其特征在于,所述步骤1)中,反应物采用三聚氰胺、硫脲、双氰胺、尿素中的一种,或任意两种的混合物,或任意三种的混合物,或四种的混合物;当采用混合物时,各组分为任意比例。
3.如权利要求1所述的石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成方法,其特征在于,所述步骤1)中,双氧水的质量百分比为15~30%。
4.如权利要求1所述的石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成方法,其特征在于,所述步骤3)中,分散剂采用去离子水、无水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种,或任意两种的组合物,或任意三种的组合物,或四种的组合物;当采用组合物时,各组分为任意比例。
5.一种权利要求1所述的石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成方法合成的石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂在降解空气中的污染物和红外热屏蔽中的应用。
6.如权利要求5所述的石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的应用方法,具体为:分别取0.5~1.5g无水乙醇、0.5~1.5g火棉胶和0.05~0.2g合成的石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂,混合,充分搅拌12~36h,得均匀混合液体;用旋涂法以1500~2000r/min的转速将该混合液体涂覆于石英玻璃表面,干燥后得到g-C3N4/(NH4)XWO3多功能薄膜,该多功能薄膜用于降解空气中的污染物和红外热屏蔽。
CN201911161874.4A 2019-11-25 2019-11-25 一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用 Pending CN110801856A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911161874.4A CN110801856A (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911161874.4A CN110801856A (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110801856A true CN110801856A (zh) 2020-02-18

Family

ID=69491571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911161874.4A Pending CN110801856A (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110801856A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111203262A (zh) * 2020-03-05 2020-05-29 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 快速制备氮化碳纳米片负载纳米铜的方法及其产品和应用
CN112390247A (zh) * 2020-11-11 2021-02-23 南昌大学 一种还原氧化石墨烯-碳纳米管/铯钨青铜复合三维泡沫材料及其制备方法
CN113199022A (zh) * 2021-04-14 2021-08-03 华南理工大学 氟掺杂铵钨青铜/金纳米棒复合近红外屏蔽材料及其制备方法
CN113617375A (zh) * 2021-08-09 2021-11-09 东莞理工学院 一种石墨相氮化碳光催化材料及其制备方法
CN114082433A (zh) * 2021-11-25 2022-02-25 浙江大学 一种氧掺杂氮化碳催化剂及其制备方法和应用
CN115572132A (zh) * 2022-10-18 2023-01-06 陕西智诚旭隆智造有限公司 一种防腐phc管桩及其制备方法
CN116715988A (zh) * 2023-05-22 2023-09-08 武汉理工大学 一种MXene/Cs0.33WO3复合材料及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105669042A (zh) * 2016-01-28 2016-06-15 兰州大学 一种新型多功能薄膜
CN106040280A (zh) * 2016-06-27 2016-10-26 兰州大学 全光谱响应型铵钨青铜‑二氧化钛复合光催化剂
CN106140241A (zh) * 2016-06-23 2016-11-23 中国计量大学 氧离子表面调控的纳米g‑C3N4有机光催化剂及其制备方法和应用
CN106362731A (zh) * 2016-08-08 2017-02-01 张高科 一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料及其制备方法
CN106732728A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 常州大学 一种有效降低氮化碳(g‑C3N4)纳米片光催化过程中贡献TOC的新材料制备方法
CN107915257A (zh) * 2016-10-11 2018-04-17 北京化工大学 一种钨青铜纳米分散体的制备方法及其应用
CN108585048A (zh) * 2018-03-29 2018-09-28 上海大学 一种具有近红外屏蔽性能的铯掺杂钨青铜纳米粉体的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105669042A (zh) * 2016-01-28 2016-06-15 兰州大学 一种新型多功能薄膜
CN106140241A (zh) * 2016-06-23 2016-11-23 中国计量大学 氧离子表面调控的纳米g‑C3N4有机光催化剂及其制备方法和应用
CN106040280A (zh) * 2016-06-27 2016-10-26 兰州大学 全光谱响应型铵钨青铜‑二氧化钛复合光催化剂
CN106362731A (zh) * 2016-08-08 2017-02-01 张高科 一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料及其制备方法
CN107915257A (zh) * 2016-10-11 2018-04-17 北京化工大学 一种钨青铜纳米分散体的制备方法及其应用
CN106732728A (zh) * 2016-12-27 2017-05-31 常州大学 一种有效降低氮化碳(g‑C3N4)纳米片光催化过程中贡献TOC的新材料制备方法
CN108585048A (zh) * 2018-03-29 2018-09-28 上海大学 一种具有近红外屏蔽性能的铯掺杂钨青铜纳米粉体的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IVO SAFARIK ET AL: ""Z-scheme g-C3N4@CsxWO3 heterostructure as smart window coating for UV isolating, Vis penetrating, NIR shielding and full spectrum photocatalytic decomposing VOCs"", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111203262A (zh) * 2020-03-05 2020-05-29 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 快速制备氮化碳纳米片负载纳米铜的方法及其产品和应用
CN111203262B (zh) * 2020-03-05 2023-03-31 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 快速制备氮化碳纳米片负载纳米铜的方法及其产品和应用
CN112390247A (zh) * 2020-11-11 2021-02-23 南昌大学 一种还原氧化石墨烯-碳纳米管/铯钨青铜复合三维泡沫材料及其制备方法
CN112390247B (zh) * 2020-11-11 2023-03-21 南昌大学 一种还原氧化石墨烯-碳纳米管/铯钨青铜复合三维泡沫材料及其制备方法
CN113199022A (zh) * 2021-04-14 2021-08-03 华南理工大学 氟掺杂铵钨青铜/金纳米棒复合近红外屏蔽材料及其制备方法
CN113199022B (zh) * 2021-04-14 2022-06-14 华南理工大学 氟掺杂铵钨青铜/金纳米棒复合近红外屏蔽材料及其制备方法
CN113617375A (zh) * 2021-08-09 2021-11-09 东莞理工学院 一种石墨相氮化碳光催化材料及其制备方法
CN113617375B (zh) * 2021-08-09 2023-06-30 东莞理工学院 一种石墨相氮化碳光催化材料及其制备方法
CN114082433A (zh) * 2021-11-25 2022-02-25 浙江大学 一种氧掺杂氮化碳催化剂及其制备方法和应用
CN115572132A (zh) * 2022-10-18 2023-01-06 陕西智诚旭隆智造有限公司 一种防腐phc管桩及其制备方法
CN116715988A (zh) * 2023-05-22 2023-09-08 武汉理工大学 一种MXene/Cs0.33WO3复合材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110801856A (zh) 一种石墨相氮化碳-铵钨青铜复合光催化剂的合成及其应用
CN109482203B (zh) 一种Bi/BiOI纳米片状光催化剂的制备方法
CN107442150B (zh) 一种二维锐钛矿TiO2/g-C3N4复合材料及其制备方法和应用
WO2017219382A1 (zh) 一种双层ZnO空心球光催化材料及其制备方法
CN107029770B (zh) 一种亚稳相铋氧化物的制备方法及其在光催化降解有机污染物中的应用
CN105148949A (zh) 一种碘氧化铋-钒酸铋异质结光催化剂及其制备方法
CN109647487A (zh) p-n结结构的Cu2O@g-C3N4纳米复合材料,合成制备方法及其应用
Yang et al. Facile synthesis of nitrogen-defective gC 3 N 4 for superior photocatalytic degradation of rhodamine B
CN111185210B (zh) 二碳化三钛/二氧化钛/黑磷纳米片复合光催化剂及其制备方法和应用
CN106944074A (zh) 一种可见光响应型复合光催化剂及其制备方法和应用
CN110694663A (zh) 一种复合光催化剂的制备方法及应用
CN106378158A (zh) 一种在可见光下具有高催化降解活性的硫化铋/二氧化钛/石墨烯复合物的制法
CN115418225B (zh) 一种磷掺杂改性碳量子点及其复合光催化剂的制备方法
CN116603558A (zh) 一种荸荠状钨酸锑复合材料的制备方法及其应用
CN111939958A (zh) 一种g-C3N4/Bi2WO6/CuS三元复合光催化剂及其制备方法
CN110237855A (zh) 一种可见光响应氧化铁掺杂氮缺陷氮化碳复合材料的制备方法及应用
Xu et al. Sulfur/g-C3N4 composites with enhanced visible light photocatalytic activity
Qi et al. Synthesis of holey graphitic carbon nitride with highly enhanced photocatalytic reduction activity via melamine-cyanuric acid precursor route
Li et al. Experiments and DFT investigation of microwave-assisted sol–gel method prepared S-doped gC 3 N 4 for enhanced photocatalytic degradation of gaseous toluene
CN106925306B (zh) 二维超薄ZnO/BiOBr0.9I0.1杂化日光催化剂及其制备方法
CN109847783A (zh) 一种Fe3+/CdIn2S4/g-C3N4三元光芬顿催化剂的制备方法及其应用
Su et al. Facile fabrication of Bi2MoO6/g-C3N4 heterojunction nanosheets: facile synthesis and enhanced visible light photocatalytic property
CN106964388A (zh) 一种钨酸亚锡掺杂二维石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法
CN109761207B (zh) 一种3d石墨相氮化碳材料及其制备方法
CN108404948B (zh) 一种(BiO)2CO3-BiO2-x复合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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200218