CN111111734B - 一种二硫化亚铁/氮化碳复合光催化剂的制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二硫化亚铁/氮化碳复合光催化剂的制备与应用，属于光催化技术领域。本发明在碳化氮(g‑C3N4)表面上负载二硫化亚铁(FeS2)，通过控制工艺参数调控Fe、S的含量和碱的浓度，以确保Fe和S以二硫化亚铁的形式与碳化氮形成复合催化剂，该复合型催化剂既能维持碳化氮的催化活性，又能发挥二硫化亚铁的独特性能。经实验证明，负载二硫化亚铁/氮化碳光催化剂对有机物的催化效果好，降解效率高达98％，可循环多次使用，并且相比传统的芬顿反应(pH条件要求在3‑4之间)，本发明的光催化剂适用范围更广。此外，本发明制备的光催化剂的反应产物为CO2和H2O，无二次污染，具有绿色，高效，低成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种二硫化亚铁/氮化碳复合光催化剂的制备与应用，属于光催化技术领域。
背景技术
随着经济的发展，人民生活水平的提高，越来越多的化学合成品进入到我们日常生活中，给我们生活带来便利的同时，也给我们所居住的环境带来巨大的挑战。如多环芳烃类、有机氰类、合成染料、合成农药等难降解有机物排入水体后会直接或间接被人体吸收，而这些难降解有机物具有致癌、致畸、致突变、半挥发性，可随着食物链富集，并在人体内长期残留等特点。如何快捷有效的除去难降解有机物是我们所面临和思考的难题。对于上述问题目前也有多种处理方法，如吸附、萃取、膜处理等多种物理法，利用微生物新陈代谢来处理的生物法，以及各种氧化技术。物理法虽然该操作简单，但只能对难降解有机物进行固定和相间转换，无法彻底消除，易造成二次污染；生物法是污染物治理中最完全、最清洁的技术，但由于受微生物生存条件的限制，使得微生物易失活，实际应用效率低。
氮化碳是传统的半导体材料，C、N原子在结构中以sp2杂化，并形成了高度离域的共轭体系，禁带宽度约为2.70eV，以吸收蓝紫光为主。与传统的TiO2相比，能够更有效的活化分子氧并产生活性物种。而二硫化亚铁又称黄铁矿，是自然界中分布最广泛的硫化物矿物，但自然界中存在的黄铁矿含有钴、镍、硒杂质，催化效率不高。目前，人工合成二硫化亚铁有立方体、五角十二体、八面体、球形，可应用于橡胶、造纸、电极材料、光催化等方面。但单纯的二硫化亚铁对可见光的利用率不高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种二硫化亚铁/氮化碳复合光催化剂的制备与应用。本发明是基于·OH的高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，AOPs)，以g-C3N4为载体来负载FeS2，制备了一种二硫化亚铁/氮化碳光催化剂，通过激活双氧水产生氧化电位为2.80eV的羟基自由基，对难降解有机物进行快速无差别地降解，可适用于实际有机废水的净化处理。
本发明的第一个目的是提供了一种二硫化亚铁/氮化碳光催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)通过煅烧g-C3N4前驱体制备g-C3N4；
(2)将一定量的非离子型表面活性剂作为分散剂溶于水中，搅拌至澄清，制得溶液A；向溶液A中加入步骤(1)制备的g-C3N4，超声，制得溶液B；在溶液B中加入固体氢氧化物，再加入无机亚铁盐和硫粉，密封搅拌；搅拌后进行水热反应，反应结束后冷却、洗涤、烘干、得到所述光催化剂。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述煅烧g-C3N4前驱体的工艺条件为：以2-5℃/min的升温速率升至300-800℃，并保温2-6h。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述煅烧g-C3N4前驱体的工艺条件为：以2.5℃/min的升温速率升至550℃，并保温4h。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述的g-C3N4前驱体为氰胺、二氰二胺、三聚氰胺、硫脲和尿素中的一种或几种的组合。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的非离子表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG)、Triton TM-100(TX-100)、乙二醇(EG)、烷基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇酯中的一种或几种的组合。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的非离子型表面活性剂的含量为0.1-5.0wt％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的加入的g-C3N4质量为总催化剂质量的5-95wt％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中以三聚氰胺为前驱体制备g-C3N4，步骤(2)中所述的加入的g-C3N4质量为总催化剂质量的40wt％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中以尿素为前驱体制备g-C3N4，步骤(2)中所述的加入的g-C3N4质量为总催化剂质量的25wt％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中以硫脲为前驱体制备g-C3N4，步骤(2)中所述的加入的g-C3N4质量为总催化剂质量的57wt％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的超声时间为10-60min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中加入固体氢氧化物使其浓度为0.05-0.5mol/L。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的无机亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或两种。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的无机亚铁盐和硫粉的摩尔比为1：2-1:12。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的无机亚铁盐和硫粉的摩尔比为1：6。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的密封搅拌时间为10-60min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述的水热反应的具体方法为：将水热反应釜置于温度为120-300℃烘箱中反应10-36h。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述离心的转速为2000-10000r/min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述洗涤方法为用CS2、甲醇和去离子水清洗数次。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中所述烘干的方法为：40-100℃烘干过夜。
本发明的第二个目的是提供一种上述方法制备得到的二硫化亚铁/氮化碳复合光催化剂。
本发明的第三个目的是提供上述二硫化亚铁/氮化碳复合光催化剂在催化降解有机物方面的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用水热法在g-C3N4表面上负载FeS2，通过改变复合催化剂中g-C3N4在总催化剂中的含量变化来调控催化剂的催化性能，发现经负载后二硫化亚铁/氮化碳光催化剂对有机物的催化效果好，降解效率高，在优选的条件下，本发明的光催化剂在40min内对罗丹明B溶液的消除率高达99％。
(2)本发明的光催化剂反应时利用的是自然能源光能，合成的催化剂绿色环保，反应产物为CO2和H2O，无二次污染，并且本发明的催化剂循环使用4次，效果仍可达到95％以上。
(3)相比传统的芬顿反应(pH条件要求在3-4之间)，本发明的光催化剂适用范围更广，本发明的光催化剂在中性条件下降解效果最好，随着酸度的增加，降解速度稍微变慢，但在60min内降解效果仍能到达100％。
附图说明
图1为实施例1制备的催化剂对罗丹明B溶液的催化降解曲线。
图2为实施例1中催化剂4的自身电子顺磁共振光谱(EPR)。
图3为实施例1中三种体系的羟基自由基捕获产物的电子自旋光谱图(ESR)。
图4为实施例2不同铁硫比制备的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂的X射线衍射谱图(XRD)。
图5为实施例3不同铁硫比氢氧化物浓度下制备的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂的场发射扫描电镜图(SEM)。
图6为实施例4制备的不同氮化碳含量的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂对罗丹明B溶液的催化降解曲线。
图7为实施例4制备催化剂在不同pH下对罗丹明B溶液的催化降解曲线。
图8为实施例4制备催化剂循环四次对罗丹明B溶液的催化降解曲线。
图9为实施例5所制备的催化剂对罗丹明B溶液的催化降解曲线。
图10为实施例6所制备的催化剂对罗丹明B溶液的催化降解曲线。
图11为实施例1所制备的催化剂对邻苯二胺溶液的催化降解曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
紫外-可见分光光度法：可测定吸收波长在190-800nm间物质的吸光度，由于根据朗伯-比尔定律：A＝lg(1/T)＝Kcb，溶液的浓度与吸光度成正比，通过测定有机物降解前后的吸光度，就可以得出有机物溶液的降解情况。
其中，A：吸光度；T：透光率；K：吸光系数，在数值上等于浓度为1g/L、液层厚度为1cm时溶液在某一波长下的吸光度；b：液层厚度；c：质量浓度
实施例1制备光催化剂及性能测试
(1)制备光催化剂
催化剂1：称取质量为10g的三聚氰胺，置于马弗炉里煅烧，以2.5℃/min的升温速率升至550℃，并保温4h。冷却至室温后，研磨成粉末，制成催化剂1。
催化剂2：将0.4g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.4g聚乙二醇(PEG)溶于70mL水中，搅拌至澄清，制得溶液A；在溶液A中加入固体氢氧化钠，使氢氧化钠的浓度为0.1mol/L，再加入0.48g硫粉，磁力搅拌30min后转入反应釜，最后加入0.695g七水合硫酸亚铁，使其摩尔比为1：6，密封搅拌30min；将反应釜移至反应温度为180℃烘箱中反应14h，反应结束后冷却至室温，5000r/min离心得到黑色固体产物；黑色固体产物用CS2、甲醇和去离子水清洗数次，60℃烘干过夜，制成催化剂2。
催化剂3：将上述制备的催化剂1(氮化碳g-C3N4)和催化剂2(二硫化亚铁FeS2)机械研磨混合在一起，使得g-C3N4与FeS2质量比为2:3，即g-C3N4的含量为40wt％，制成催化剂3。
催化剂4：在合成催化剂2过程中，在加入碱之前加入0.2g催化剂1(氮化碳g-C3N4)，使g-C3N4的含量为总量的40wt％，超声30min，其他制备条件和催化剂2相同，制得催化剂4。
(2)性能测试
分别称取0.12g上述催化剂1、2、3、4，置于250mL的烧杯中，并在烧杯中加入200mL浓度为50mg/L的罗丹明溶液，在暗室中以500r/min的转速搅拌至形成悬浊液，然后加入200μL浓度为9.8mol/L的双氧水溶液，打开功率为200w的氙灯激活反应。每隔10min用5ml注射器取4ml溶液，注射器里的溶液通过0.45μm的水系过滤器注射到含甲醇(用以猝灭羟基自由基)的5mL离心管中。将所取得的样品稀释相应倍数，使吸光度在0.2-0.8范围内，通过紫外分光光度法测试溶液中残余罗丹明B的浓度，得到罗丹明B降解率随光照时间的关系曲线。其降解效果如图1，在40min内催化剂4将50mg/L的罗丹明溶液降解了98％，而催化剂1、2和3分别将50mg/L的罗丹明溶液降解了10.81％，52.2％，38.16％。催化剂4的催化效果明显优于其他三者催化剂。
对于催化剂1、2、4进行电子顺磁共振光谱的对比测定。取适量固体试剂覆没至核磁管底部，置于电子自旋共振波谱仪EMX plus-10/12(德国布鲁克科技有限公司)的测试位置中，进行检测。测定结果如图2，由图2可看出，含g-C3N4为40wt％的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂(催化剂4)有明显的电子顺磁光谱信号，其余两种催化剂利用此仪器并未检测到电子顺磁光谱信号。这说明制备的催化剂4空穴含量更高，更容易产生自由基。
将双氧水+光照体系、催化剂4+光照体系、催化剂4+光照+双氧水这三个体系及所产生的自由基进行电子自旋光谱测定。测定过程：将催化剂4置于含DMPO的水溶液体系中(催化剂与水比例与降解过程中保持一致)，通过光照条件或光照+双氧水条件产生自由基(光照30s，双氧水浓度与降解过称中保持一致)，自由基通过DMPO试剂捕获后置于电子自旋共振波谱仪EMX plus-10/12(德国布鲁克科技有限公司)中检测。其结果如图3所示，可见催化剂4+光照+双氧水所产生的羟基自由基最强，说明该催化剂4能更有效的激活双氧水，来降解有机物。
实施例2不同铁硫比制备的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂
(1)以三聚氰胺为前驱体，按不同铁硫比制备二硫化亚铁/氮化碳光催化剂
称取质量为10g的三聚氰胺，置于马弗炉里煅烧，以2.5℃/min的升温速率升至550℃，并保温4h。冷却至室温后，研磨成粉末，得到催化剂g-C3N4。
将0.4g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.4g聚乙二醇(PEG)溶于70mL水中，搅拌至澄清，制得溶液A；在上述溶液A中加入0.2g催化剂g-C3N4，超声30min后制得溶液B，之后转入100ml聚四氟乙烯釜中；在溶液B中加入固体氢氧化钠，使氢氧化钠的浓度为0.1mol/L，向三份相同的上述溶液中分别加入0.695g七水合硫酸亚铁和0.32g、0.48g、0.64g硫粉，即铁硫摩尔比分别为1：4，1：6，1：8，密封搅拌30min；将反应釜移至反应温度为180℃烘箱中反应14h，反应结束后冷却至室温，5000r/min离心得到棕色固体产物；棕色固体产物用CS2、甲醇和去离子水清洗数次，60℃烘干过夜，在不同铁硫比的情况下制备出二硫化亚铁/氮化碳光催化剂。
(2)结构测试
本实施例为了使负载在氮化碳上的二硫化亚铁有较好的晶体形貌，在合成二硫化亚铁的过程中通过改变铁源和硫源的比例来对实验进行调控，图4是铁硫比例为1:4、1:6、1:8所测的XRD图。由图可知，三种比例制备出的物质均符合二硫化亚铁物质的标准卡片JCPDS42-1340，即均生成了二硫化亚铁，但当铁源：硫源为1:6时，此时的峰形最高，合成的催化剂晶型结构最好。
实施例3不同固体氢氧化钠物浓度制备的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂
(1)按不同固体氢氧化钠物浓度制备二硫化亚铁/氮化碳光催化剂
称取质量为10g的三聚氰胺，置于马弗炉里煅烧，以2.5℃/min的升温速率升至550℃，并保温4h。冷却至室温后，研磨成粉末，得到催化剂g-C3N4。
将0.4g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.4g聚乙二醇(PEG)溶于70mL水中，搅拌至澄清，制得溶液A；在上述溶液A中加入0.2g催化剂g-C3N4，超声30min后制得溶液B，之后转入100ml聚四氟乙烯釜中；在溶液B中分别加入不同质量的固体氢氧化钠，使氢氧化钠的浓度分别为0.05mol/L、0.10mol/L和0.20mol/L，再加入0.695g七水合硫酸亚铁和0.48g硫粉，使其摩尔比为1：6，密封搅拌30min；将反应釜移至反应温度为180℃烘箱中反应14h，反应结束后冷却至室温，5000r/min离心得到棕色固体产物；棕色固体产物用CS2、甲醇和去离子水清洗数次，60℃烘干过夜，在不同铁硫比的情况下制备出二硫化亚铁/氮化碳光催化剂。
(2)形貌测试
本实施例为了使负载在氮化碳上的二硫化亚铁有较好的晶体形貌，在合成二硫化亚铁的过程中通过改变氢氧化钠的浓度来对实验进行调控，图5是氢氧化钠的浓度为0.05mol/L、0.10mol/L、0.20mol/L所测的SEM图。由图可知，三者浓度下氮化碳材料上均负载了二硫化亚铁物质，但氢氧化钠浓度在0.05mol/L和0.20mol/L时，合成的二硫化亚铁相对含量较少并且颗粒大小分布不均匀，而在0.10mol/L氢氧化钠的浓度则合成了形貌均一的二硫化亚铁并均匀的分布在氮化碳上。
实施例4不同氮化碳含量的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂及其降解性能
(1)以三聚氰胺为前驱体制备二硫化亚铁/氮化碳光催化剂
称取质量为10g的三聚氰胺，置于马弗炉里煅烧，以2.5℃/min的升温速率升至550℃，并保温4h。冷却至室温后，研磨成粉末，得到催化剂g-C3N4。
将0.4g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.4g聚乙二醇(PEG)溶于70mL水中，搅拌至澄清，制得溶液A；在上述溶液A中分别加入0g、0.075g、0.2g、0.45g、1.2g催化剂g-C3N4，超声30min后制得溶液B，之后转入100ml聚四氟乙烯釜中；在溶液B中加入固体氢氧化钠，使氢氧化钠的浓度为0.1mol/L，再加入0.695g七水合硫酸亚铁和0.48g硫粉，使其摩尔比为1：6，密封搅拌30min；将反应釜移至反应温度为180℃烘箱中反应14h，反应结束后冷却至室温，5000r/min离心得到棕色固体产物；棕色固体产物用CS2、甲醇和去离子水清洗数次，60℃烘干过夜，制备出不同氮化碳含量的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂。
(2)性能测试
1)不同氮化碳含量的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂催化降解罗丹明B溶液
分别取0.12g上述催化剂，置于250mL的烧杯中，并在烧杯中加入200mL浓度为50mg/L的罗丹明溶液，在暗室中以500r/min的转速搅拌至形成悬浊液，然后加入200μL浓度为9.8mol/L的双氧水溶液，打开功率为200w的氙灯激活反应。每隔10min用5ml注射器取4ml溶液，注射器里的溶液通过0.45μm的水系过滤器注射到含甲醇(用以猝灭羟基自由基)5mL的离心管中。将所取得的样品稀释相应倍数，使吸光度在0.2-0.8范围内，通过紫外分光光度法测试溶液中残余罗丹明B的浓度，得到罗丹明B降解率随光照时间的关系曲线。图6为不同氮化碳含量的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂对罗丹明B溶液催化降解曲线。由图6可知，在40min内，随着g-C3N4含量从0％、20％、40％、60％、80％到100％，其降解效率分别为52％、92％、98％、97％、38％和11％，所以以三聚氰胺为前驱体所制备的含40wt％g-C3N4的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂对罗丹明的催化效率最好。
2)测试溶液pH对催化效果的影响
在其他条件与上述性能测试条件均保持一致的情况下改变溶液的pH，其降解效果如图7所示，溶液在中性条件下降解效果最好，而在碱性条件下无明显的降解效果；随着酸度的增加，降解速度稍微变慢，但在60min内降解效果仍能到达100％。与之传统的芬顿反应(pH条件要求在3-4之间)相比，适用范围更广。
3)循环测试
将用催化剂降解后的溶液静置30min，本实施例所制备的催化剂将自动沉降，倒去上层液体，沉降后的催化剂用去离子水清洗3遍，烘干，重复使用，其降解效果如图8所示。由图8可以看出，在重复使用4次后，催化剂的催化降解效果稍微变差，但在60min内仍然可以将200mL浓度为50mg/L的罗丹明溶液降解完。所以本发明所制备的催化剂可重复使用。
实施例5以尿素为前驱体制备二硫化亚铁/氮化碳光催化剂及性能测试
(1)以尿素为前驱体制备二硫化亚铁/氮化碳光催化剂
称取质量为5g的尿素，置于马弗炉里煅烧，以2.5℃/min的升温速率升至500℃并保温4h。冷却至室温后，研磨成粉末，得到催化剂g-C3N4。
将0.4g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.4g聚乙二醇(PEG)溶于70mL水中，搅拌至澄清，制得溶液A；在上述溶液A中加入上述由尿素所制备的催化剂g-C3N40.1g(经实验验证，以尿素为前驱体制备二硫化亚铁/氮化碳光催化剂时，g-C3N4的负载量为25wt％催化效率高)，超声30min后制得溶液B，之后转入100ml聚四氟乙烯釜中；在溶液B中加入固体氢氧化钠，使氢氧化钠浓度为0.1mol/L，再加入0.695g七水合硫酸亚铁和0.48g硫粉，使其摩尔比为1：6，密封搅拌30min；将反应釜移至反应温度为180℃烘箱中反应14h，反应结束后冷却至室温，5000r/min离心得到棕色固体产物；棕色固体产物用CS2、甲醇和去离子水清洗数次，60℃烘干过夜，得到以尿素为前驱体制备的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂。
(2)性能测试
称取0.12g上述催化剂，置于250mL的烧杯中，并在烧杯中加入200mL浓度为50mg/L的罗丹明溶液，在暗室中以500r/min的转速搅拌至形成悬浊液，然后加入200μL浓度为9.8mol/L的双氧水溶液，打开功率为200w的氙灯激活反应。每隔10min用5ml注射器取4ml溶液，注射器里的溶液通过0.45μm的水系过滤器注射到含甲醇(用以猝灭羟基自由基)5mL的离心管中。将所取得的样品稀释相应倍数，使吸光度在0.2-0.8范围内，通过紫外分光光度法测试溶液中残余罗丹明B的浓度，得到罗丹明B降解率随光照时间的关系曲线。图9为实施例3所制备的催化剂对罗丹明B溶液的催化降解曲线，由图9可知，在40min内，200mL浓度50mg/L的罗丹明B溶液被降解了95％，所以以尿素为前驱体所制备的含25wt％g-C3N4的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂对罗丹明的催化效率仍然有很好的催化效果。
实施例6以硫脲为前驱体制备二硫化亚铁/氮化碳光催化剂及性能测试
(1)以硫脲为前驱体制备二硫化亚铁/氮化碳光催化剂
称取质量为5g的硫脲，置于马弗炉里煅烧，以2.5℃/min的升温速率升至500℃并保温4h。冷却至室温后，研磨成粉末，得到催化剂g-C3N4。
将0.4g的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和0.4g聚乙二醇(PEG)溶于70mL水中，搅拌至澄清，制得溶液A；在上述溶液A中加入上述由硫脲所制备的催化剂g-C3N40.40 g(经实验验证，以硫脲为前驱体制备二硫化亚铁/氮化碳光催化剂时，g-C3N4的负载量为57wt％催化效率高)，超声30min后制得溶液B，之后转入100ml聚四氟乙烯釜中；在溶液B中加入固体氢氧化钠，使氢氧化钠浓度为0.1mol/L，再加入0.695g七水合硫酸亚铁和0.48g硫粉，使其摩尔比为1：6，密封搅拌30min；将反应釜移至反应温度为180℃烘箱中反应14h，反应完后冷却至室温，5000r/min离心得到棕黄色固体产物；棕黄色固体产物用CS2、甲醇和去离子水清洗数次，60℃烘干过夜，得到以硫脲为前驱体制备的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂。
(2)性能测试
称取0.12g上述催化剂，置于250mL的烧杯中，并在烧杯中加入200mL浓度为50mg/L的罗丹明溶液，在暗室中以500r/min的转速搅拌至形成悬浊液，然后加入200μL浓度为9.8mol/L的双氧水溶液，打开功率为200w的氙灯激活反应。每隔10min用5ml注射器取4ml溶液，注射器里的溶液通过0.45μm的水系过滤器注射到含甲醇(用以猝灭羟基自由基)5mL的离心管中。将所取得的样品稀释相应倍数，使吸光度在0.2-0.8范围，内通过紫外分光光度法测试溶液中残余罗丹明B的浓度，得到罗丹明B降解率随光照时间的关系曲线。图10为实施例4所制备的催化剂对罗丹明B溶液的催化降解曲线。由图10可知，在40min内，200mL浓度50mg/L的罗丹明B溶液被降解了98％，所以以硫脲为前驱体所制备的含57wt％g-C3N4的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂对罗丹明的催化效率仍然有很好的催化效果。
实施例7二硫化亚铁/氮化碳光催化剂对邻苯二胺类芳香族有机物催化降解性能测试
称取0.12g实施例1所制备的催化剂4，置于250mL的烧杯中，并在烧杯中加入200mL浓度35mg/L的邻苯二胺溶液，在暗室中以500r/min的转速搅拌至形成悬浊液，加入200μL浓度为9.8mol/L的双氧水溶液，打开功率为200w的氙灯激活反应。每隔10min用5ml注射器取4ml溶液，注射器里的溶液通过0.45μm的水系过滤器注射到含甲醇(用以猝灭羟基自由基)5mL的离心管中。将所取得的样稀释相应倍数，使吸光度在0.2-0.8范围内，通过紫外分光光度法测试溶液中残余邻苯二胺的浓度，得到邻苯二胺降解率随光照时间的关系曲线。图11为实施例1所制备的催化剂4对邻苯二胺溶液的催化降解曲线。由图11可知，在60min内，200mL浓度35mg/L的邻苯二胺溶液仍然被降解了70％，所以以三聚氰胺为前驱体所制备的含40wt％g-C3N4的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂对邻苯二胺类芳香族有机物也有较好的催化降解效果。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (7)
1.二硫化亚铁/氮化碳复合光催化剂在催化降解邻苯二胺中的应用，其特征在于，所述的二硫化亚铁/氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）通过煅烧g-C3N4前驱体制备g-C3N4；
（2）将一定量的非离子型表面活性剂作为分散剂溶于水中，搅拌至澄清，制得溶液A；向溶液A中加入步骤（1）制备的g-C3N4，超声，制得溶液B；在溶液B中加入固体氢氧化物，再加入无机亚铁盐和硫粉，密封搅拌；搅拌后进行水热反应，反应结束后冷却、洗涤、烘干、得到所述光催化剂；
其中，步骤（2）中所述的加入g-C3N4的质量为总催化剂质量的20~60wt%。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（1）中以三聚氰胺为前驱体制备g-C3N4时，步骤（2）中所述的加入的g-C3N4质量为总催化剂质量的40wt%；或者步骤（1）中以尿素为前驱体制备g-C3N4时，步骤（2）中所述的加入的g-C3N4质量为总催化剂质量的25wt%；或者步骤（1）中以硫脲为前驱体制备g-C3N4时，步骤（2）中所述的加入的g-C3N4质量为总催化剂质量的57wt%。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（2）中所述的固体氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种，加入固体氢氧化物使其浓度为0.05-0.5 mol/L。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（2）中所述的固体氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种，加入固体氢氧化物使其浓度为0.1mol/L。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（2）中所述的无机亚铁盐为硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（2）中所述的无机亚铁盐和硫粉的摩尔比为1:2 - 1:12。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤（2）中所述的无机亚铁盐和硫粉的摩尔比为1:6。
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