CN113813983B - 一种铒修饰的氮化碳基催化剂及制备方法和用途 - Google Patents
一种铒修饰的氮化碳基催化剂及制备方法和用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种铒修饰的氮化碳基催化剂及制备方法和用途，通过将g‑C3N4前驱体尿素或三聚氰胺与无定形的TiO2纳米管阵列一同热处理，并在电化学沉积稀土的过程中形成复合材料，合成的一种Er/g‑C3N4/TiO2三元复合光催化材料维持着良好的纳米管形貌；本发明制备工艺简单，可大量生产，能直接利用太阳光对印染废水进行高效降解脱色，对甲基橙的降解效率可达88％以上；相比只负载了g‑C3N4的纳米管，引入稀土后的三元异质结光催化剂表现出更强的光催化活性。
Description
技术领域
本发明涉及环境材料光催化剂领域，特别是一种铒修饰的氮化碳基催化剂及制备方法和用途。
背景技术
TiO2是一种很好的光催化的材料，具有光催化活性高、化学稳定性好、成本低、无毒无害等优点，在去除水和空气中的有机及无机污染物、杀菌消毒、光解水制氢等领域的应用备受关注。但是因为其带隙较宽(3.2eV)，太阳光吸收率很低，只能利用占太阳光不到百分之五的紫外光，再加上产生的光生电子和空穴复合的效率很高，真正的太阳能转化率很低。人们对TiO2研究的不断加深，围绕着如何延长载流子寿命，发现对TiO2进行改性可以提高光催化效率。
g-C3N4是一种非金属有机聚合物半导体，具有良好的热稳定性、化学稳定性以及合适的禁带宽度(2.7eV)等优点，作为光催化剂主要用于光解水制氢、降解有机污染物、CO2的还原等。将g-C3N4掺杂TiO2，两种具有不同带隙的具有催化活性的半导体材料复合改性，形成的异质结结构使光生电子-空穴对定向传输、有效降低载流子的自身复合，提高了催化效率。这种使TiO2的光吸收范围扩宽到可见光区的材料引起了研究者的广泛关注，但一般复合改性工艺较为复杂，而且所得复合材料催化性能较差，大面积应用仍然具有挑战。
大量研究表明，在TiO2纳米管表面掺杂稀土可以显著提高光催化的能力。因此，简单高效的制备改性TiO2复合材料，对光催化材料的实际应用具有重要的意义。
2019年徐晓平等人在专利《一种银&锶/二氧化钛-石墨烯氮化碳复合光催化材料的制备及其应用》中采用Ag/Sr纳米粒子掺杂以及与二氧化钛-石墨烯氮化碳复合制得该光催化材料。制备过程中需要在580℃～700℃下煅烧1.5～3h；在350℃～500℃下煅烧4.5～6h以及高压釜中反应10～15h，最终获得复合光催化材料。存在制备过程繁琐、耗时过高的问题，并且制备时所用到的三聚氰胺具有强腐蚀性，对人体有害。
2021年向全军等人在专利《一种含有氧空位的碳、氮自掺杂二氧化钛空心球光催化材料及其制备方法和应用》中以无水乙醇、氢氟酸、硝酸和碳氮化钛等为原料，通过控制其水热反应的时间和温度，从而制得复合光催化材料，其制备过程需要消耗大量时间。需要在180℃下进行水热反应18～24h。该方法存在操作复杂、流程繁琐、制备周期长等问题。
2021年陈九武等人在专利《一种石墨相氮化碳/二氧化钛薄膜的制备方法》中采用溶胶凝胶法以及旋涂法来构建类石墨相氮化碳/二氧化钛复合薄膜材料，在材料的制备过程中，需要在真空烘箱中恒温陈化数天，并且要在550℃下保温2～4h，制备周期长，且溶胶凝胶法极易引入新的杂质，使制备材料不纯。
2021年李世云等人在专利《一种聚吡咯/二氧化钛/石墨相氮化碳三元复合光催化材料及其制备方法》中采用原位聚合法制备三元复合光催化材料，过程中需要将氮化碳粉末加入到浓度为98％的浓硫酸中，磁力搅拌24h，并且石墨相氮化碳纳米片复合需反应8h，制备周期长，且浓硫酸具有强酸性、强腐蚀性，对皮肤、粘膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。这一制备方法的安全生产性有待考察。
2011年徐悦华等人在专利《一种铒掺杂二氧化钛纳米管及其制备方法和应用》中采用溶胶凝胶-水热合成法制备铒掺杂二氧化钛纳米管，其中水热合成法制备周期长，且溶胶凝胶法所得到的半成品制品容易产生开裂，薄膜或涂层的厚度和均匀性也难以准确控制。
2021年邓积光等人在专利《一种高效光催化裂解水制氢的磷掺杂超薄空心氮化碳纳米球催化剂》中采用化学气相沉积法，将磷原子沉积在氮化碳纳米球载体上，得到磷掺杂的复合催化剂，气相沉积法的沉积速率不高、局部沉积薄膜困难，且有重复性差、生成的颗粒均匀性低等缺点。
2019年李慧芝等人在专利《多孔磁性复合蛋白负载铒掺杂BiOCl光催化剂的制备》中反复冷冻干燥制得多孔磁性复合蛋白，并且通过点燃燃烧制得松散的铒掺杂BiOCl粉体。这一制备方法容易引入新的杂质，影响实验结果。这一方法还存在制备过程繁琐、制备条件严格的问题。
2020年向全军等人在专利《一种碳点/氮化碳/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用》中在常温常压条件下制备出碳点/氮化碳/二氧化钛复合材料。值得指出的是，这一制备方法使用到了三聚氰胺，众所周知，三聚氰胺水溶液呈弱碱性，在高温下能分解产生高毒的氰化物气体，吸入迹皮肤接触有害，并且密闭加热有爆炸危险。这一制备方法的安全生产性有待考察。
2021年王其召在专利《一种磷掺杂石墨相氮化碳/四氧化三铁复合材料的制备及应用》中，采用如下方法制备复合材料：首先将尿素和磷酸氢二钾经研磨充分混合，置于马弗炉内500～600℃煅烧2～5h，冷却后经过超声、离心、洗涤、干燥、得到CNP固体；将CNP和FeCl3·6H2O融于与乙二醇溶液中，加水合肼于180～200℃水热反应10～12h，最后经过离心、洗涤、干燥后，得到磷掺杂的g-C3N4/Fe3O4复合材料。此制备方法周期过长，在实际应用过程中存在一定问题。
2021年陈欢等人在专利《Gd掺杂石墨相氮化碳基材料及其制备方法》中，以尿素、Gd盐、乙二醇为原料，采用溶剂热法制得了中间聚合物，再经过热聚合反应得到复合产物。其中，溶剂热反应体系处于封闭容器内，不便于直观的观察反映情况，只能看到结果，难以研究其反应机理。
尽管上述方法在制备光催化材料方面做出了突出贡献，但是这些方法也存在着很多共同的问题，如：制备过程繁琐、制备周期长、对原料及制备条件要求苛刻和制得的特殊形貌催化剂的催化效果不强。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种制备工艺简单，可大量生产的铒修饰的氮化碳基催化剂及制备方法和用途，制得的Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料能直接利用太阳光对印染废水进行高效降解脱色。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
本发明的第一个目的是要提供一种铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将钛片依次经打磨、化学抛光、去离子水洗涤、超声波清洗后，风干备用；
S2、将上述纯钛基底通过阳极氧化制得无定形态的TiO2纳米管阵列；
S3、将无定形态的TiO2纳米管阵列进行热处理，制得TiO2纳米管阵列；
S4、将g-C3N4前驱体放置到带盖的坩埚底部，将TiO2纳米管阵列放置在g-C3N4前驱体上方，盖上盖子后放入马弗炉中，在空气氛围下热处理后，冷却至室温，制得g-C3N4/TiO2复合纳米管；
S5、配置电解质为Er(NO3)3的水溶液并转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温反应釜中，将g-C3N4/TiO2复合纳米管加入高压釜中，将固定好的高温反应釜放入120-180℃的烘箱中，保温10-24h，制得Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管；
S6、将Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管洗涤干燥，并在450℃下退火1h，制得Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料。
进一步地，所述步骤S1具体包括：
取2.0cm×3.0cm的纯度>99.7％的钛片，使用2000、3000、5500目砂纸依次打磨钛片，使钛片表面光滑、平整；将打磨好的钛片浸渍于由10ml氢氟酸、40ml硝酸、50ml去离子水配置而成的化学抛光液中5min，取出并用去离子水洗涤；再依次将钛片放入丙酮、乙醇、去离子水中超声波清洗15min，取出后风干备用。
进一步地，所述步骤S2具体包括：
S21、取去离子水、乙二醇、氟化铵混合，并用磁力搅拌器以100-500r/min的速度搅拌30min使其充分混合得到电解液，所述电解液中去离子水与乙二醇的体积比为1：49，氟化铵的浓度为0.09M；
S22、使用30v稳压直流电源，将风干后的钛片作为阳极放入到电解液中，铂片作为阴极放入到电解液中，两电极间距为3.0cm，阳极氧化3h，期间以100-500r/min的速度不断搅拌，制得无定形态的TiO2纳米管阵列。
进一步地，所述步骤S3中，无定形态的TiO2纳米管阵列是以5℃/min从室温升到400℃-500℃进行热处理1-3h，制得TiO2纳米管阵列。
进一步地，所述步骤S4中热处理过程为：以10℃/min的升温速率从室温升温到450-550℃，并保温2-4h。
优选地，所述g-C3N4前驱体为三聚氰胺或尿素。
优选地，所述Er(NO3)3的水溶液的浓度为0.1mmol/L-0.1mol/L。
本发明的第二个目的是要提供一种铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法制得的Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料。
本发明的第三个目的是要提供一种铒修饰的氮化碳基催化剂的用途，所述Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料用于在可见光下催化降解有机污染物。
与现有技术相比，本发明通过将g-C3N4前驱体尿素或三聚氰胺与无定形的TiO2纳米管阵列一同热处理，并在电化学沉积稀土的过程中形成复合材料，合成的一种Er/g-C3N4/TiO2三元复合光催化材料维持着良好的纳米管形貌；本发明制备工艺简单，可大量生产，能直接利用太阳光对印染废水进行高效降解脱色，对甲基橙的降解效率可达88％以上；相比只负载了g-C3N4的纳米管，引入稀土后的三元异质结光催化剂表现出更强的光催化活性。
附图说明
图1为不同水热温度下制备的三元光催化剂SEM图像：(a)80℃；(b)160℃；(c)200℃。
图2为Er/g-C3N4/TiO2纳米管的TEM图像。
图3为Er/g-C3N4/TiO2的XPS图谱。
图4为Er/g-C3N4/TiO2纳米管的EDS面扫元素分布图。
图5为Er/g-C3N4/TiO2纳米管的EDS图像。
图6为Er/g-C3N4/TiO2纳米管的HRTEM图像与电子衍射图。
图7为Er/g-C3N4/TiO2纳米管在不同甲基橙初始浓度时的降解率。
图8为Er/g-C3N4/TiO2纳米管在不同甲基橙初始pH值时的降解率。
图9为Er/g-C3N4/TiO2纳米管循环使用次数对光催化性能的影响。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
实施例1
1)取2.0cm×3.0cm的纯度>99.7％的钛片，使用2000、3000、5500目砂纸依次打磨钛片，使钛片表面光滑、平整；将打磨好的钛片浸渍于由10ml氢氟酸、40ml硝酸、50ml去离子水配置而成的化学抛光液中5min，取出并用去离子水洗涤；再依次将钛片放入丙酮、乙醇、去离子水中超声波清洗15min，取出后风干备用；
2)取150ml乙二醇，3ml去离子水，0.51g氟化铵混合，并用磁力搅拌器以100-500r/min的速度搅拌30min使其充分混合得到电解液；
3)使用30v稳压直流电源，将风干后的钛片作为阳极放入到电解液中，铂片作为阴极放入到电解液中，两电极间距为3.0cm，阳极氧化3h，期间以100-500r/min的速度不断搅拌，制得无定形态的TiO2纳米管阵列；
4)将无定形态的TiO2纳米管阵列以5℃/min从室温升到450℃进行热处理2h，制得TiO2纳米管阵列；
5)将4g三聚氰胺放置到带盖的坩埚底部，将TiO2纳米管阵列放置在g-C3N4前驱体上方2cm处，盖上盖子后放入马弗炉中，在空气氛围下，以10℃/min的升温速率从室温升温到550℃，并保温2h后，冷却至室温，制得g-C3N4/TiO2复合纳米管；
6)取0.0177g Er(NO3)3·5H2O溶于40mL去离子水配置成电解质，转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温反应釜中，将g-C3N4/TiO2复合纳米管加入高压釜中，将固定好的高温反应釜放入160℃的烘箱中，保温12h，制得Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管；
7)将Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管洗涤干燥，并在450℃下退火1h，制得Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料。
实施例2
1)取2.0cm×3.0cm的纯度>99.7％的钛片，使用2000、3000、5500目砂纸依次打磨钛片，使钛片表面光滑、平整；将打磨好的钛片浸渍于由10ml氢氟酸、40ml硝酸、50ml去离子水配置而成的化学抛光液中5min，取出并用去离子水洗涤；再依次将钛片放入丙酮、乙醇、去离子水中超声波清洗15min，取出后风干备用；
2)取150ml乙二醇，3ml去离子水，0.51g氟化铵混合，并用磁力搅拌器以100-500r/min的速度搅拌30min使其充分混合得到电解液；
3)使用30v稳压直流电源，将风干后的钛片作为阳极放入到电解液中，铂片作为阴极放入到电解液中，两电极间距为3.0cm，阳极氧化3h，期间以100-500r/min的速度不断搅拌，制得无定形态的TiO2纳米管阵列；
4)将无定形态的TiO2纳米管阵列以5℃/min从室温升到400℃进行热处理3h，制得TiO2纳米管阵列；
5)将4g尿素放置到带盖的坩埚底部，将TiO2纳米管阵列放置在g-C3N4前驱体上方2cm处，盖上盖子后放入马弗炉中，在空气氛围下，以10℃/min的升温速率从室温升温到450℃，并保温4h后，冷却至室温，制得g-C3N4/TiO2复合纳米管；
6)取0.0177g Er(NO3)3·5H2O溶于40mL去离子水配置成电解质，转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温反应釜中，将g-C3N4/TiO2复合纳米管加入高压釜中，将固定好的高温反应釜放入120℃的烘箱中，保温10h，制得Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管；
7)将Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管洗涤干燥，并在450℃下退火1h，制得Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料。
实施例3
1)取2.0cm×3.0cm的纯度>99.7％的钛片，使用2000、3000、5500目砂纸依次打磨钛片，使钛片表面光滑、平整；将打磨好的钛片浸渍于由10ml氢氟酸、40ml硝酸、50ml去离子水配置而成的化学抛光液中5min，取出并用去离子水洗涤；再依次将钛片放入丙酮、乙醇、去离子水中超声波清洗15min，取出后风干备用；
2)取150ml乙二醇，3ml去离子水，0.51g氟化铵混合，并用磁力搅拌器以100-500r/min的速度搅拌30min使其充分混合得到电解液；
3)使用30v稳压直流电源，将风干后的钛片作为阳极放入到电解液中，铂片作为阴极放入到电解液中，两电极间距为3.0cm，阳极氧化3h，期间以100-500r/min的速度不断搅拌，制得无定形态的TiO2纳米管阵列；
4)将无定形态的TiO2纳米管阵列以5℃/min从室温升到500℃进行热处理1h，制得TiO2纳米管阵列；
5)将4g尿素放置到带盖的坩埚底部，将TiO2纳米管阵列放置在g-C3N4前驱体上方2cm处，盖上盖子后放入马弗炉中，在空气氛围下，以10℃/min的升温速率从室温升温到550℃，并保温2h后，冷却至室温，制得g-C3N4/TiO2复合纳米管；
6)取0.0177g Er(NO3)3·5H2O溶于40mL去离子水配置成电解质，转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温反应釜中，将g-C3N4/TiO2复合纳米管加入高压釜中，将固定好的高温反应釜放入180℃的烘箱中，保温10h，制得Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管；
7)将Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管洗涤干燥，并在450℃下退火1h，制得Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料。
使用扫描电子显微镜对实施例1、实施例2、实施例3不同的水热温度制备的g-C3N4/TiO2纳米管后制得的Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料进行测试，SEM结果如图1所示；图1中(a)是80℃水热反应温度，(b)是160℃水热反应温度，(c)是200℃水热反应温度，由图1可知，水热反应温度在80℃和160℃能保持具有独特尺寸效应的纳米管结构，而水热反应温度160℃时制得的Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料的纳米管结构形态最佳。
取实施例1制得的Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料做如下检测：实施例1制得的Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料的分辨透射电镜(TEM)结果如图2所示，可以观察到改性后的样品依然能维持完整、竖直的管状结构，上端开口，关闭较为光滑，能够观察到管壁上负载的片层状的g-C3N4，说明在160℃下使用水热法改性没有破坏纳米管原有结构，与SEM表征分析结果一致。XPS的结果(图3)显示改性后的TiO2纳米管中的Ti元素仍保持这原来的化学价态，稀土元素Er在水热反应后部分转化成氧化物Er2O3，形成了最终的三元异质结光催化剂。EDS面扫元素分布图的结果(图4)显示Ti元素在体系内浓度最高，占总元素含量的88％，其余C、N、O、Er四种元素占12％，说明Er元素经掺杂进入TiO2纳米管中，各种元素在样品表面均匀分布。DES图像的结果(图5)显示有明显的Ti、O峰，而在1.46、6.925、7.78keV处观察到微弱的元素峰对应稀土元素Er。可以说明Er元素经掺杂进入TiO2纳米管中，各种元素在样品表面均匀分布。HRTEM图像与电子衍射图的结果(图6)显示改性后的纳米管在晶型结构测试中出现(101)晶面衍射峰向小角度偏移的现象，根据电子衍射图判断此时的Er/g-C3N4/TiO2纳米管属于单晶结构。
本发明制备的Er/g-C3N4/TiO2三元复合光催化材料可用于光催化降解有机污染物，以可见光为光源。分别以实施例1、实施例2、实施例3制得的Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料为例，进行光催化反应时，在搅拌情况下进行，加入一定量催化剂(0.5～1g/L)，在一定时间内(0.5～5h)，降解一定浓度(5～20mg/L)的甲基橙水溶液。例如：催化降解5mg/L甲基橙溶液，取100ml甲基橙溶液，加入催化剂(0.5～1g/L)，在可见光下进行催化反应，每隔一段时间(10～50min)，取样3～5ml溶液样品，离心后，用紫外-可见分光光度计测定溶液的吸光度来检测溶液浓度的变化，从而计算出有机污染物的降解率。
实施例1制备的Er/g-C3N4/TiO2三元光催化材料分别降解不同初始浓度的甲基橙溶液时的降解率如图7所示。由图7可知，降解率从大到小依次为5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L。甲基橙浓度为5mg/L时降解效率达92.8％，比10mg/L高出4.8％、比15mg/L高出13.9％、比20mg/L高出34.5％。这表明在甲基橙初始浓度为5mg/L时复合光催化剂具有较高的光催化降解能力。在固定的光照条件下体系内部产生的自由基活性物质是有限的，只能降解固定数量的染料分子；并且随着甲基橙初始浓度升高，半导体内部受激发而产生的光生空穴-电子对的数量减少，导致半导体光催化活性减弱，最终染料分子的降解率下降。
实施例1制备的Er/g-C3N4/TiO2三元光催化材料分别降解不同pH下的甲基橙溶液时的降解率如图8所示，由图8可知，降解率从大到小依次为pH＝3、pH＝5、pH＝7、pH＝11、pH＝9。pH＝3时有最大的降解率，5h内完全降解了10mg/L的甲基橙溶液。这说明甲基橙溶液的初始酸碱度对光催化反应有较大影响，酸性条件下大量H+作用半导体表面带有正电荷，对内部光生载流子转移起促进作用，从而提高光催化反应降解率。在碱性条件下，半导体在溶液OH-作用下带有负电荷，将溶液存在的溶解氧(O2)转变为超氧自由基(·O2 -),促进了光催化反应，使降解率在碱性体系时提升。
实施例1制备的Er/g-C3N4/TiO2光催化材料循环使用次数对光催化性能的影响如图9所示，由图9可知，每次循环光催化反应后，所有催化剂都被收集、洗涤、干燥，以进行下一次循环试验。从图中可以看出，经过5次降解甲基橙的循环后，降解效率从原来的88％下降到80％，这可归因于在降解过程中冲刷而造成光催化剂的损失。试验表明，Er/g-C3N4/TiO2光催化剂在多次使用后仍然能保持较高的可见光催化活性与稳定性。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将钛片依次经打磨、化学抛光、去离子水洗涤、超声波清洗后，风干备用；
S2、将上述钛片通过阳极氧化制得无定形态的TiO2纳米管阵列；
S3、将无定形态的TiO2纳米管阵列进行热处理，制得TiO2纳米管阵列；
S4、将g-C3N4前驱体放置到带盖的坩埚底部，将TiO2纳米管阵列放置在g-C3N4前驱体上方，盖上盖子后放入马弗炉中，在空气氛围下热处理后，冷却至室温，制得g-C3N4/TiO2复合纳米管；
S5、配置电解质为Er(NO3)3的水溶液并转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高温反应釜中，将g-C3N4/TiO2复合纳米管加入高压釜中，将固定好的高温反应釜放入160℃的烘箱中，保温10-24h，制得Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管；
S6、将Er/g-C3N4/TiO2复合纳米管洗涤干燥，并在450℃下退火1h，制得Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料。
2.根据权利要求1所述的铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
取2.0cm×3.0cm的纯度>99.7%的钛片，使用2000、3000、5500目砂纸依次打磨钛片，使钛片表面光滑、平整；将打磨好的钛片浸渍于由10ml氢氟酸、40ml硝酸、50ml去离子水配置而成的化学抛光液中5min，取出并用去离子水洗涤；再依次将钛片放入丙酮、乙醇、去离子水中超声波清洗15min，取出后风干备用。
3.根据权利要求1所述的铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、取去离子水、乙二醇、氟化铵混合，并用磁力搅拌器以100-500r/min的速度搅拌30min使其充分混合得到电解液，所述电解液中去离子水与乙二醇的体积比为1：49，氟化铵的浓度为0.09M；
S22、使用30v稳压直流电源，将风干后的钛片作为阳极放入到电解液中，铂片作为阴极放入到电解液中，两电极间距为3.0cm，阳极氧化3h，期间以100-500r/min的速度不断搅拌，制得无定形态的TiO2纳米管阵列。
4.根据权利要求1所述的铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，无定形态的TiO2纳米管阵列是以5℃/min从室温升到400℃-500℃进行热处理1-3h，制得TiO2纳米管阵列。
5.根据权利要求1所述的铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中热处理过程为：以10℃/min的升温速率从室温升温到450-550℃，并保温2-4h。
6.根据权利要求1所述的铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法，其特征在于：所述g-C3N4前驱体为三聚氰胺或尿素。
7.根据权利要求1所述的铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法，其特征在于：所述Er(NO3)3的水溶液的浓度为0.1mmol/L-0.1mol/L。
8.一种如权利要求1-7任一所述的铒修饰的氮化碳基催化剂的制备方法制得的Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料。
9.一种如权利要求8所述的铒修饰的氮化碳基催化剂的用途，其特征在于：所述Er/g-C3N4/TiO2纳米管阵列光催化材料用于在可见光下催化降解有机污染物。
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