CN111408397A - 改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111408397A CN111408397A CN202010235681.5A CN202010235681A CN111408397A CN 111408397 A CN111408397 A CN 111408397A CN 202010235681 A CN202010235681 A CN 202010235681A CN 111408397 A CN111408397 A CN 111408397A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon nitride
- modified carbon
- composite material
- tungsten oxide
- preparation
- 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
Links
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical class N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 31
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 14
- APXBXAJWVZTKSE-UHFFFAOYSA-N pyridine-2,3,4-triamine Chemical compound NC1=CC=NC(N)=C1N APXBXAJWVZTKSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L tungstic acid Chemical compound O[W](O)(=O)=O CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 5
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- CSNFMBGHUOSBFU-UHFFFAOYSA-N pyrimidine-2,4,5-triamine Chemical compound NC1=NC=C(N)C(N)=N1 CSNFMBGHUOSBFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 2
- 230000002147 killing effect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 230000019522 cellular metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/084—Decomposition of carbon-containing compounds into carbon
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/088—Decomposition of a metal salt
-
- 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
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
-
- 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
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/04—Disinfection
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种改性氮化碳与氧化钨耦合的p‑n型异质结复合材料及其制备方法和在制备光催化杀菌剂中的应用。所述制备方法包括：将三聚氰胺、三氨基密啶和钨酸混合均匀后于惰性气氛下500～550℃煅烧1～6h得到所述改性氮化碳与氧化钨耦合的p‑n型异质结复合材料。本发明还公开了一种含E.Coli废水的光催化杀菌方法，包括步骤：向所述含E.Coli废水中加入所述的改性氮化碳与氧化钨耦合的p‑n型异质结复合材料，暗反应吸附平衡后进行可见光照射，进行光催化杀菌。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
光催化抗菌材料是指具有光催化性能的半导体，一般认为是半导体材料在光照下激发后可以产生活性基团(·OH、·O2 -和h+)，这些活性基团可以和细菌的细胞壁和细胞膜发生作用，使得细胞的内部组织渗漏，完整性遭到破坏。同时细胞内大分子也会遭到破坏，造成细胞生长代谢出现紊乱，最后细菌被完全灭杀。
光催化型抗菌材料大部分都是半导体，而半导体材料的性能是由其本身的特殊能带结构决定。半导体的能带结构一般由低能价带(VB)和高能导带(CB)构成，价带和导带之间的不连续区域为禁带。当光照对半导体材料的辐射能量大于或等于半导体材料的带隙能时，处于价带上的电子(e-)就会发生跃迁，跃迁至导带形成导带电子，同时价带上由于电子的迁移而生成相应的空穴(h+)，从而在半导体材料的表面就会生成具有高度活性的电子-空穴对。另外，产生的光生电子和空穴由于电场的作用会发生分离，迁移到半导体表面的不同位置。光生空穴具有较强的得电子能力，可以和吸附在其表面的H2O2或OH-发生氧化反应生成·OH，另外，·OH自由基也是一种强氧化物，可以将大部分难以降解的有机物氧化成CO2、H2O和其他无机物。光生空穴也可以和目标物发生直接氧化反应。同时，光生电子自身具有很强的还原，可以和表面吸附的O2反应生成·O2 -等一些活性氧类，产生的活性氧类也可以参与氧化还原反应。
g-C3N4是一种成本低廉、稳定性好，能用于可见光光催化领域的非金属半导体，存在5种不同的晶型，g-C3N4是常温下最稳定的构型。由于其独特的半导体能带结构和优异的化学稳定性，g-C3N4作为无机非金属可见光光催化剂被引入到光催化领域。现在已经被广泛应用于光解水产氢，降解有机污染物等方面，但是，目前普通的纯g-C3N4光生电子-空穴易复合，光催化性能仍有待大幅提升。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料的制备方法，采用惰性气氛焙烧得到含W5+的氧化钨，具有比较小的带隙，具有更好的电子转移性质，与改性氮化碳具有良好的协同作用，提高电荷分离和转移行为。
一种改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料的制备方法，包括：将三聚氰胺、三氨基密啶和钨酸(H2WO4)混合均匀后于惰性气氛下500～550℃煅烧1～6h得到所述改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料。
所述惰性气氛可以为N2或稀有气体。
传统方法制备的氮化碳材料一般为n型半导体，而采用本发明制备方法得到的改性氮化碳为p型半导体，可与低价态WO3形成p-n异质结结构，具有优异的可见光响应。此外，本发明中前驱体混合焙烧使得WO3和改性氮化碳具有更好的相互作用，而且与全W6+的WO3相比，含W5+的低价态WO3可与改性氮化碳发挥更好的协同作用。
作为优选，先将三聚氰胺、三氨基密啶混合均匀后，所得混合物(改性氮化碳前驱体)再与钨酸混合均匀后进行煅烧。
作为优选，所述制备方法采用两步煅烧，第一阶段510～525℃煅烧1～3h，第二阶段535～550℃煅烧1～3h。采用上述优选的两段焙烧有利于产生的氧化钨和改性氮化碳更为紧密地结合，增加二者的相互作用，充分发挥协同作用。进一步优选，第一阶段520℃煅烧2h，第二阶段540℃煅烧2h。
作为优选，所述三聚氰胺、三氨基密啶的质量比为1:2～4。通过控制三氨基嘧啶的质量制备最佳p型氮化碳。所述三聚氰胺、三氨基密啶的质量比进一步优选为1:3。
作为优选，所述三聚氰胺、三氨基密啶的质量之和与所述钨酸质量之比为4:1～12。通过控制组分配比更好地发挥各组分之间的协同作用。
本发明还提供了所述的制备方法制备得到的改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料，具有优异的可见光响应，杀菌效果良好并且不会造成二次污染，可作为抗菌剂(如光催化杀菌剂)使用。
本发明还提供了所述的改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料在制备光催化杀菌剂中的应用。
所述的改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料用于制备光催化杀菌剂，优选地，所述三聚氰胺、三氨基密啶的质量比为1:3，所述三聚氰胺、三氨基密啶的质量之和与所述钨酸质量之比为1:1，可获得最佳的杀菌效果。
本发明又提供了一种含E.Coli(大肠杆菌)废水的光催化杀菌方法，包括步骤：向所述含E.Coli废水中加入所述的改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料，暗反应吸附平衡后进行可见光照射，进行光催化杀菌。
作为优选，所述改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料的添加量为0.1～1.5g/L。
作为优选，所述可见光照射的光照强度为50～200mW/cm2。
本发明将具有氧缺陷的氧化钨和改性氮化碳进行耦合，形成p-n异质结结构，在保证良好杀菌效果的同时，提高了光催化材料的可见光响应性能，加速了光生电子和空穴分离，大大降低了反应能耗。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
(1)具有优异的光催化杀菌活性，含菌废水处理效果好；
(2)杀菌剂制备简单，反应条件容易创造；
(3)杀菌剂用量小，反应过程不会造成二次污染。
附图说明
图1为实施例2中g-C3N4-m/WO3(1:1)光催化杀菌剂光照前后杀菌效果照片对比；
图2为实施例2中无光条件下g-C3N4-m/WO3(1:1)光催化杀菌剂，以及可将光条件下WO3、g-C3N4-m、g-C3N4-m/WO3(1:1)光催化杀菌剂杀菌效果图；
图3为实施例3中g-C3N4-m与WO3不同质量比例的光催化杀菌剂杀菌效果对比图；
图4为实施例4中g-C3N4与WO3不同质量比例的光催化杀菌剂杀菌效果对比图；
图5为实施例5中g-C3N4-m、WO3和g-C3N4-m/WO3(1:1)的光电流响应图；
图6为实施例6中g-C3N4-m、WO3和g-C3N4-m/WO3(1:1)的交流阻抗图谱。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，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。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
以下原料均采用市售产品。
实施例1
普通氮化碳(g-C3N4)的制备方法：
将4g三聚氰胺研磨，在通入氮气的管式炉中100min升温至520℃，之后520℃煅烧2h，20min升温至540℃并保持2h，最后100min降至室温。
改性氮化碳(g-C3N4-m)的制备方法：
将1g三聚氰胺和3g三氨基嘧啶在研钵中混合均匀并研磨，在通入氮气的管式炉中100℃升温至520℃，保持520℃煅烧2h，20min升温至540℃并保持2h，最终100min降至室温。
WO3的制备方法：
将4gH2WO4在马弗炉中以520℃煅烧2h，升温时间为100min，再次利用20min升温至540℃保持2h，之后100min降温至室温。
g-C3N4-m/WO3的制备方法：
(1)将1g三聚氰胺和3g三氨基嘧啶在研钵中混合研磨得到混合物。
(2)将混合得到的4g混合物和4g钨酸进行研磨混合，得到三者的混合产物。
(3)在通入氮气的管式炉中煅烧混合产物，先100min升温至520℃，并在520℃的温度下煅烧2h，持续通入氮气，20min升温至540℃并在此温度下煅烧2h，然后100min冷却至室温，得到改性氮化碳与氧化钨1:1质量比耦合的p-n型异质结复合材料，记为g-C3N4-m/WO3(1:1)。
改变步骤(2)中混合物和钨酸的质量比分别为1:2、1:3、2:1、3:1，其余步骤条件均不变，分别得到改性氮化碳与氧化钨1:2、1:3、2:1、3:1质量比耦合的p-n型异质结复合材料，分别记为g-C3N4-m/WO3(1:2)、g-C3N4-m/WO3(1:3)、g-C3N4-m/WO3(2:1)、g-C3N4-m/WO3(3:1)。
实施例2
对实施例1煅烧合成的各g-C3N4-m/WO3可见光光催化杀菌活性材料的实际应用效果进行测试。在E.Coil浓度为2×107CFU/mL的生理盐水溶液50mL中加入目标光催化杀菌剂50mg，暗反应吸附平衡后，在光照强度为100mW/cm2的可见光下照射2h进行细菌灭杀后进行取样，将样品稀释后的菌液涂布到固体培养基上，放入恒温培养箱中培养24h，恒温培养箱中温度保持在37℃，培养结束后采用平板计数法计数。
图1是培养24h后，加入g-C3N4-m/WO3(1:1)复合材料组分别在光照前后细菌生长情况，可以看出g-C3N4-m/WO3(1:1)是一种可见光催化杀菌剂，在光照后能够很好的灭杀大肠杆菌。图2为实施例1制备的g-C3N4-m/WO3(1:1)(无光照、有光照)以及有光条件下g-C3N4-m、WO3对应的杀菌柱状图，能够更直观看出将几乎没有光灭菌效果的g-C3N4-m和WO3复合后所得的g-C3N4-m/WO3(1:1)的灭菌效果显著高于单一g-C3N4-m、WO3以及二者的简单加和，说明g-C3N4-m/WO3(1:1)中g-C3N4-m和WO3存在强烈的协同作用，具有更好的灭菌效果。
实施例3
调节改性氮化碳与WO3的不同比例能够调节灭菌的效率，不同的比例影响电子分离的速率，调节两者之间的不同比例，优化复合材料性能，对提高灭菌效率有着重要的影响，在实际的操作应用中有着非常重要的作用，本发明通过对二者比例进行调节，并采用实施例2灭菌方法对杀菌性能进行测试。
图3为实施例1中不同g-C3N4-m、WO3质量比例的g-C3N4-m/WO3光催化杀菌剂对大肠杆菌的灭杀效果，可以看出，g-C3N4-m/WO3(1:1)具有最优的杀菌效果。
实施例4
对于本发明制备的g-C3N4-m/WO3光催化杀菌剂而言，改性氮化碳与WO3形成p-n异质结，通过控制三氨基嘧啶的量来生成改性氮化碳(g-C3N4-m)，由于引入三氨基嘧啶从而改性g-C3N4，从而影响光催化杀菌剂的杀菌性能和杀菌效果，通过去除三氨基嘧啶加入，调控三聚氰胺和氧化钨的比例，比较g-C3N4/WO3与g-C3N4-m/WO3的杀菌效果。本发明调整了三聚氰胺和氧化钨的比例，并采用实施例2中的灭菌方法对灭菌进行测试。
图4为按照实施例1制备方法但不加入三氨基嘧啶得到的g-C3N4与WO3不同质量比例的g-C3N4/WO3光催化杀菌剂对大肠杆菌的灭杀柱状图，并以实施例1制备的g-C3N4-m/WO3(1:1)作为对照，可以看出，添加三氨基嘧啶所得的g-C3N4-m/WO3的杀菌效果显著优于普通g-C3N4与WO3结合所得的g-C3N4/WO3的杀菌效果，说明g-C3N4-m/WO3体系中g-C3N4-m与WO3存在强烈的协同作用，使得杀菌的效果显著提升。
实施例5
光电流反映了材料的光响应情况，光电流越越大，材料对光的响应越强，材料就具有更加优异的性能。
图5为实施例1优化制备的g-C3N4-m/WO3(1:1)，以及g-C3N4-m、WO3光电流响应的对比，从图中可以看出g-C3N4-m/WO3(1:1)的光电流响应最好，说明g-C3N4-m与WO3存在强烈的相互作用。
实施例6
交流阻抗是光催化剂的一种重要表征，它可以反映出材料传输电子的阻力，交流阻抗环半径越小，材料所反映出的传输电子阻力越小。
图6为实施例1优化制备的g-C3N4-m/WO3(1:1)，以及g-C3N4-m、WO3的交流阻抗图对比谱。从图中可以看出，复合物g-C3N4-m/WO3(1:1)相对于单组分材料具有最低的交流阻抗图环半径，电子传输阻力最小，有利于光生的电子的分离和传输，说明g-C3N4-m与WO3存在强烈的相互作用。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将三聚氰胺、三氨基密啶和钨酸混合均匀后于惰性气氛下500～550℃煅烧1～6h得到所述改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用两步煅烧，第一阶段510～525℃煅烧1～3h，第二阶段535～550℃煅烧1～3h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺、三氨基密啶的质量比为1:2～4；
所述三聚氰胺、三氨基密啶的质量之和与所述钨酸质量之比为4:1～12。
4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的制备方法制备得到的改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料。
5.根据权利要求4所述的改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料在制备光催化杀菌剂中的应用。
6.一种含E.Coli废水的光催化杀菌方法，其特征在于，包括步骤：向所述含E.Coli废水中加入权利要求3所述的改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料，暗反应吸附平衡后进行可见光照射，进行光催化杀菌。
7.根据权利要求6所述的光催化杀菌方法，其特征在于，所述改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料的添加量为0.1～1.5g/L。
8.根据权利要求6所述的光催化杀菌方法，其特征在于，所述可见光照射的光照强度为50～200mW/cm2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010235681.5A CN111408397A (zh) | 2020-03-30 | 2020-03-30 | 改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010235681.5A CN111408397A (zh) | 2020-03-30 | 2020-03-30 | 改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111408397A true CN111408397A (zh) | 2020-07-14 |
Family
ID=71485333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010235681.5A Pending CN111408397A (zh) | 2020-03-30 | 2020-03-30 | 改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111408397A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113398989A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-17 | 浙江工商大学 | 基于pdinh与氧化钨的有机-无机复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113816501A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-21 | 福建农林大学 | 一种同步实现塑料降解及重金属还原的生物光电化学试剂及其制备方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015040638A1 (en) * | 2013-09-19 | 2015-03-26 | Council Of Scientific & Industrial Research | N-doped porous carbon electrocatalyst and process for preparation thereof |
| CN105536842A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-04 | 西北师范大学 | 一种氮化碳/三氧化钨纳米复合材料及其制备方法和应用 |
| CN105858730A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-17 | 南京理工大学 | 一种氮化碳/氧化钨复合空心微球及其制备方法 |
| CN106824248A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-13 | 安徽工业大学 | 一种形貌和组成可控的WO3纳米片/g‑C3N4纳米复合材料的制备方法 |
| CN107376968A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-11-24 | 湖南大学 | 三氧化钨/氮化碳/氧化铋双z型光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107744825A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-03-02 | 阜阳师范学院 | 一种WO3/g‑C3N4B光催化剂的构筑及其制备和应用 |
| CN107999110A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-05-08 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种氧空位氧化钨/氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN108103525A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-01 | 黄河科技学院 | 氮掺杂碳点修饰三氧化钨复合光电极及其制备方法、和在光电催化分解水中的应用 |
| CN108525699A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-14 | 淮北师范大学 | 一种超薄2D WO3/g-C3N4Z型异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN108745397A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-11-06 | 东南大学 | 一种过渡金属掺杂氮化碳/wo3的复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN110037052A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-23 | 浙江工商大学 | 一种光催化杀菌剂及其制备方法和应用 |
-
2020
- 2020-03-30 CN CN202010235681.5A patent/CN111408397A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015040638A1 (en) * | 2013-09-19 | 2015-03-26 | Council Of Scientific & Industrial Research | N-doped porous carbon electrocatalyst and process for preparation thereof |
| CN105536842A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-05-04 | 西北师范大学 | 一种氮化碳/三氧化钨纳米复合材料及其制备方法和应用 |
| CN105858730A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-08-17 | 南京理工大学 | 一种氮化碳/氧化钨复合空心微球及其制备方法 |
| CN106824248A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-13 | 安徽工业大学 | 一种形貌和组成可控的WO3纳米片/g‑C3N4纳米复合材料的制备方法 |
| CN107376968A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-11-24 | 湖南大学 | 三氧化钨/氮化碳/氧化铋双z型光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN107744825A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-03-02 | 阜阳师范学院 | 一种WO3/g‑C3N4B光催化剂的构筑及其制备和应用 |
| CN107999110A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-05-08 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种氧空位氧化钨/氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN108103525A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-01 | 黄河科技学院 | 氮掺杂碳点修饰三氧化钨复合光电极及其制备方法、和在光电催化分解水中的应用 |
| CN108745397A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-11-06 | 东南大学 | 一种过渡金属掺杂氮化碳/wo3的复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN108525699A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-14 | 淮北师范大学 | 一种超薄2D WO3/g-C3N4Z型异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN110037052A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-23 | 浙江工商大学 | 一种光催化杀菌剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| GABRIELE CAPILLI ET AL.: ""Synthesis, characterization and photocatalytic performance of p-type carbon nitride"", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
| SHIFU CHEN ET AL.: ""Study on the separation mechanisms of photogenerated electrons and holes for composite photocatalysts g-C3N4-WO3"", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
| 渠稳萍: ""氮化碳/金属氧化物复合材料的制备及其光催化剂抗菌性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113398989A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-09-17 | 浙江工商大学 | 基于pdinh与氧化钨的有机-无机复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113816501A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-12-21 | 福建农林大学 | 一种同步实现塑料降解及重金属还原的生物光电化学试剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108452820B (zh) | 一种氮化碳/α型氧化铁催化剂、光电辅助类芬顿体系及其在有机废水处理中的应用 | |
| CN109550049A (zh) | 碳量子点-类石墨相氮化碳光催化材料在制备杀菌和促进皮肤疤痕愈合的药物中的应用 | |
| CN111408397A (zh) | 改性氮化碳与氧化钨耦合的p-n型异质结复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN107983353B (zh) | 一种TiO2-Fe2O3复合粉体的制备方法及其应用 | |
| CN111250133A (zh) | 一种除醛抗菌异质结光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN111203247A (zh) | 一种红磷基半导体抗菌光催化剂及其制备方法 | |
| Yu et al. | Simultaneous hydrogen production from wastewater degradation by protonated porous g-C3N4/BiVO4 Z-scheme composite photocatalyst | |
| CN113998758A (zh) | 光电协同石墨相氮化碳活化过硫酸盐降解抗生素的方法 | |
| CN114314771B (zh) | 一种活化蓝藻生物炭阴极材料及其在降解抗生素中的应用 | |
| CN113398989B (zh) | 基于pdinh与氧化钨的有机-无机复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN112375804B (zh) | 一种Au/g-C3N4全天候光催化抗菌材料及其明-暗双模式抗菌机理 | |
| CN110357223B (zh) | 一种锌铋协同修饰氧化铈复合电极及其制备方法和应用 | |
| CN113134370A (zh) | 一种三元异质结光催化抗菌材料及制备方法 | |
| CN114534758B (zh) | 铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN111686769A (zh) | 一种光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114768792B (zh) | 一种用于污水处理的净化剂及其制备方法 | |
| CN110180557A (zh) | 一种Ag2S/TiO2复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN113926449B (zh) | 一种用于可见光催化杀菌钒酸铋黄色颜料的制备方法及其制得的产品 | |
| CN113814003A (zh) | 一种纳米材料空气净化剂 | |
| CN114561794A (zh) | 一种基于除醛、抗菌的纳米级Cu2O-MnO2双金属氧化物的制备方法 | |
| CN114054062A (zh) | 一种g-C3N4基复合光催化材料的制备及其应用方法 | |
| CN118120764B (zh) | 一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法 | |
| CN114210318B (zh) | 一种BiSnSbO6-ZnO光催化复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN108925578A (zh) | 一种基于多功能富碳化铋钴纳米抗菌剂的制备方法和应用 | |
| CN117125769B (zh) | 一种液晶面板工厂有机废水的处理工艺 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200714 |