CN111514920A - 一种AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种AgBr/LaNiO3/g‑C3N4复合光催化剂的制备方法，属于材料制备工艺领域。将AgBr、LaNiO3和g‑C3N4在去离子水中超声震荡后，进行干燥。充分混合后倒入坩埚中，煅烧数小时后，得到AgBr/LaNiO3/g‑C3N4复合光催化剂。本发明未使用有毒有害的有机溶剂，所用原材料廉价易得，操作简易，是一种环保的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于材料制备工艺领域，涉及到采用超声辅助高温煅烧法，合成了一种新型AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂材料的制备。
背景技术
半导体光催化剂已成为解决全球化石燃料短缺和环境危机的有效手段。通过改善光催化剂的光催化和光电化学的化学反应性能，可以使光催化技术得到更广泛的应用。近年来，一种非金属可见光驱动的光催化剂氮化碳纳米材料因其在环境修复中的潜在应用受到了广泛的关注。以g-C3N4为底物建立多相光催化剂是提高光催化性能的有效方法。
距今为止，还未发现有关于AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂材料应用的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型光催化剂的制备方法，首次采用超声辅助高温煅烧法制备了AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂材料，该材料能有效提高对有机污染物的降解能力。
本发明的发明构思是：利用LaNIO3纳米微球、g-C3N4纳米薄片和AgBr颗粒之间的良好的能带匹配，LaNiO3纳米微球作为AgBr和g-C3N4之间的电子转移载体形成了一种双Z型体系，大大加强了光生载流子的转移和分离，使得有更多的光生电子参与反应，加强了催化剂的催化效率，对于本发明而言，AgBr的颗粒尺寸在30-50nm，LaNIO3微球尺寸在40-60nm时催化性能最佳，其中诺氟沙星为选择的具有代表性的抗生素类污染物，其他的有效果的污染物还有罗丹明B、亚甲基蓝、盐酸四环素等。
本发明的技术方案如下：
AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的制备：将1-3wt％AgBr、1-30wt％LaNiO3和100wt％g-C3N4在去离子水中超声震荡12h后放入80℃真空干燥箱干燥24h至水分完全消失；粉末充分混合后倒入坩埚中，300℃空气中煅烧3h，得到AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂。
本发明中干燥温度为80℃，在该温度下，可以避免LaNiO3的损失和LaNiO3纳米微球形貌缺陷，干燥时间优选24h，可以确保水分完全消失。
本发明中煅烧条件为300℃，在空气中煅烧3h，该温度为复合催化剂的晶面形成最佳温度，低于300℃则不能使AgBr、LaNiO3和g-C3N4复合在一起，高于该温度会造成AgBr的融化，煅烧时间不能低于3h，低于3h三者结合不充分。
本发明中超声震荡时间优选12h，低于该时间会造成三种原料结合不完全。
进一步的，本发明中LaNiO3的制备过程是：按物质量1:1:5将La(NO3)3·6H2O、Ni(NO3)3·6H2O和柠檬酸溶入去离子水中，剧烈磁力搅拌0.5h后将混合溶液倒入聚四氟乙反应釜中，真空干燥箱中180℃加热12h，将得到的颗粒用去离子水和无水乙醇清洗数次，真空干燥箱中80℃干燥24h后，在800℃中煅烧2h，得到LaNiO3。
进一步的，本发明中g-C3N4的制备过程是：将适量的三聚氰胺放入陶瓷坩埚中，520℃(程序升温2℃/min)空气中带盖煅烧5h后，再开盖520℃(程序升温2℃/min)空气中开盖煅烧2h得到g-C3N4。
所述的AgBr的制备过程是：将等摩尔质量的KBr和AgNO3融入去离子水中充分搅拌后，将得到的固体沉淀过滤80℃烘干24h，得到AgBr。
本发明的有益效果是：
(1)原材料廉价易得，不使用有毒有害的有机溶剂，工艺简单、环保，不需要昂贵的设备，既可用于实验操作，又可工业上大规模生产。
(2)制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂对有机污染物诺氟沙星有很高的降解率，120min内最高可达92％。
(3)本发明进一步的扩大了氮化碳纳米材料的应用领域，为其他半导体复合氮化碳纳米材料的开发和大规模的应用提供了崭新的思路。
附图说明
图1a是制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的扫描电镜图(SEM)，放大倍数为5万倍。
图1b是制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的透射电镜图(TEM)，放大倍数为10万倍。
图2是制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的X-射线衍射图(XRD)，横坐标是两倍衍射角(2θ)，纵坐标是衍射峰强度(cps)。
图3是制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂对诺氟沙星的降解效率。
具体实施方式
以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例1
本实例提供一种AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的制备方法，具体如下：
将0.002mol La(NO3)3·6H2O、0.002mol Ni(NO3)3·6H2O和0.01mol柠檬酸溶入去离子水中，剧烈磁力搅拌0.5h后将混合溶液倒入聚四氟乙反应釜中，真空干燥箱中180℃加热12h。将得到的颗粒用去离子水和无水乙醇清洗数次，真空干燥箱中80℃干燥24h后，在800℃中煅烧2h，得到LaNiO3。
将15g三聚氰胺放入陶瓷坩埚中，520℃(程序升温2℃/min)空气中带盖煅烧5h后，再开盖520℃(程序升温2℃/min)空气中开盖煅烧2h得到g-C3N4。
将0.01mol的KBr和0.01mol的AgNO3融入去离子水中充分搅拌后，将得到的固体沉淀过滤80℃烘干24h，得到AgBr。
将0.03gAgBr、0.3g LaNiO3和1g g-C3N4充分混合，将粉末倒入去离子水中，超声震荡12h，然后将悬浊液置于80℃真空干燥箱24h，得到的粉末在300℃空气中煅烧3h。研磨后得到AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂。
取0.2gAgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂和100ml的20mg/l诺氟沙星溶液于石英烧杯中进行磁力搅拌，在开始照射前在黑暗条件下进行暗反应达到催化剂和诺氟沙星之间的吸附-脱附平衡。实验的光源由500W的氙灯提供，光源距离反应悬浊液表面约为20cm，每隔20min取5ml悬浊液离心分离(8000rpm 5min)光催化剂，上清液在诺氟沙星最大吸收波长280nm处测量吸光度，根据吸光度计算上清液中的诺氟沙星浓度。
降解结果如图3所示，在120min内AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂对诺氟沙星的降解效率达到92％。
对本发明制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂进行形貌和晶型结构表征，具体如下：
(1)形貌分析
用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)技术对本发明制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂进行形貌、尺寸和表面物理结构分析，见图1a和图1b。由图中可以看出AgBr和LaNiO3均匀地生长在了g-C3N4上。
(2)X-射线衍射图谱(XRD)分析
用X射线衍射技术对由本发明制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的晶型结构进行分析。图2中的曲线为本发明制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的XRD图谱和AgBr(JCPDS No.64-38)、LaNiO3(JCPDS No.33-0711)、g-C3N4(JCPDS No.87-1526)标准卡片。谱图中没有出现其它物质的衍射峰，说明本发明制备的AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的成功制备。
Claims (4)
1.一种AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将1-3wt％AgBr、1-30wt％LaNiO3和100wt％g-C3N4在去离子水中超声震荡12h后放入80℃真空干燥箱干燥24h至水分完全消失；粉末充分混合后倒入坩埚中，300℃空气中煅烧3h，得到AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的制备方法，其特征在于，LaNiO3的制备过程是：按物质量1∶1∶5将La(NO3)3·6H2O、Ni(NO3)3·6H2O和柠檬酸溶入去离子水中，剧烈磁力搅拌0.5h后将混合溶液倒入聚四氟乙反应釜中，真空干燥箱中180℃加热12h，将得到的颗粒用去离子水和无水乙醇清洗数次，真空干燥箱中80℃干燥24h后，在800℃中煅烧2h，得到LaNiO3。
3.根据权利要求1所述的一种AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的制备方法，其特征在于，g-C3N4的制备过程是：将适量的三聚氰胺放入陶瓷坩埚中，520℃，程序升温2℃/min，空气中带盖煅烧5h后，再开盖于520℃，程序升温2℃/min，空气中开盖煅烧2h得到g-C3N4。
4.根据权利要求1所述的一种AgBr/LaNiO3/g-C3N4复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的AgBr的制备过程是：将等摩尔质量的KBr和AgNO3融入去离子水中充分搅拌后，将得到的固体沉淀过滤80℃烘干24h，得到AgBr。
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2020
- 2020-05-27 CN CN202010458948.7A patent/CN111514920A/zh active Pending
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