材料，包括氮化碳和钛酸镍，其中氮化碳为块状，钛酸镍为棒状，棒状的钛酸镍沉积于块状的氮化碳表面，其中氮化碳的质量分数为27.3%。
[0043]—种上述本实施例的氮化碳-钛酸镍复合材料的制备方法，与实施例1的制备方法区别仅在于步骤(I)中双氰胺用量为500mg，其余步骤均相同。
[0044]分别对g_C3N4、NiTi03以及实施例1?3的氮化碳-钛酸镍复合材料进行紫外_可见漫反射吸收光谱检测，图3为g_C3N4、NiT13以及实施例1?3的氮化碳-钛酸镍复合材料对应的紫外-可见漫反射吸收光谱图。从图中可以看出g_C3N4和NiT13在紫外以及可见区域都有很强的光吸收。实施例1?3的氮化碳-钛酸镍复合材料在可见光区域的光吸收均较附1103在该区域的光吸收有所增强。
[0045]实施例4:
一种实施例1的氮化碳-钛酸镍复合材料与g_C3N4、NiT13在降解废水中的硝基苯的效果对比，包括以下步骤:
(I)配制3组(组1、组2和组3)浓度为20mg/L的硝基苯溶液各100ml，并各加入2mL乙醇，将配制的溶液放于阴暗处。
[0046](2)称取g_C3N4、NiT1jP实施例1的氮化碳-钛酸镍复合材料各0.(Mg，将称取的g_C3N4加入到组I的硝基苯溶液中，NiT1 3加入到组2的硝基苯溶液中，氮化碳-钛酸镍复合材料加入到组3的硝基苯溶液中，均在暗处磁力搅拌一个小时达到吸附平衡。每组各取出4ml溶液来代表待降解的初始液，即反应时间为Omin时的溶液，用紫外可见分光光度仪测其浓度，并记为C。。
[0047](3)将步骤(2)中3组剩余的溶液在可见光光源300W的氙灯照射下进行光催化反应并开始计时，光源与液面距离为15cm。
[0048](4)每隔20min从每组的反应体系内各吸取4ml溶液，在7000转下离心5min后，吸取上清液，用紫外可见分光光度仪测上清液中染料残余浓度。待光照反应120min后，关闭氙灯。
[0049]图4为本发明中的氮化碳-钛酸镍复合材料光催化降解废水中的硝基苯的降解原理图。其中，e表示电子，h+表示空穴，H+表示还原氢离子。如图所示，当光照射于g_C3N4/NiT13复合材料后，g-C3N4中的电子激发跃迀到导带(CB)，由于g-C3N4的导带位置比NiT13的导带位置更负，g_C3N4导带上的电子将转移到NiT13导带上并留下空穴。同时，产生的空穴从NiT13价带(VB)转移到g-C3N4价带。同时，乙醇消耗空穴，产生还原氢离子和乙醛，所以光生电子和氢离子将攻击那些吸附在光催化剂表面的硝基苯使其降解。
[0050]图5是g_C3N4、NiT13以及本发明实施例1中的氮化碳-钛酸镍复合材料光催化降解废水中的硝基苯对应的时间-降解效率的关系图。其中C代表降解后的硝基苯的残余浓度，C。表示硝基苯初始浓度。以C/C。为纵坐标，以光照时间为横坐标，g-C3N4，NiT13W及本发明实施例1中的氮化碳-钛酸镍复合材料的光催化性能曲线如图5示。由图可知，可见光照射120min后，g_C3N4对硝基苯降解效率仅为56%，NiT1 3对硝基苯降解效率仅为62%，而本发明实施例1中的氮化碳-钛酸镍复合材料对硝基苯降解效率达到80%，明显高于单体对硝基苯的降解率。这表明，本发明的氮化碳-钛酸镍复合材料具有很强的光催化活性。
[0051]实施例5:
一种实施例1?3的氮化碳-钛酸镍复合材料在硝基苯废水处理中的应用，包括以下步骤:
(I)取3组(组1、组2和组3)含硝基苯和乙醇的染料废水，每组中硝基苯的浓度为20mg/L，乙醇的添加量为2v/v %。按照用量为0.4g/L在组I的染料废水中添加实施例1的氮化碳-钛酸镍复合材料，按照用量为0.4g/L在组2的染料废水中添加实施例2的氮化碳-钛酸镍复合材料，按照用量为0.4g/L在组3的染料废水中添加实施例3的氮化碳-钛酸镍复合材料。实施例1?3中g_C3N4的质量百分含量分别约为18.4%、10%和27.3%，依次编号为 g-C3N4/NiTi03-18.4%，g-C3N4/NiTi03_10%，g-C3N4/NiTi03_27.3%。
[0052](2)将每组的反应系统(添加有氮化碳-钛酸镍复合材料的含硝基苯的废水)置于磁力搅拌器上，避光搅拌lh，使氮化碳-钛酸镍复合材料与污染物废水达到吸附平衡，从3组中分别取出4ml溶液来代表各组待降解的初始液，即反应时间为Omin时的溶液，用紫外可见分光光度仪测其浓度，并记为C。。
[0053](3)将步骤(2)中3组剩余的溶液在可见光光源300W的氙灯照射下进行光催化反应并开始计时，光源与液面距离为15cm。每隔20min从每组的反应体系内各吸取4ml溶液，在7000转下离心5min后，吸取上清液，用紫外可见分光光度仪测上清液中染料残余浓度。待光照反应120min后，关闭氣灯。
[0054]图6是本发明实施例1?3的氮化碳-钛酸镍复合材料在可见光下还原硝基苯的性能曲线。其中C代表降解后的硝基苯的浓度，C。表示硝基苯初始浓度。以C/C。为纵坐标，以光照时间为横坐标。由图可见，随着g_C3N4在氮化碳-钛酸镍复合材料中的比重从零开始逐渐增加，氮化碳-钛酸镍复合材料对硝基苯降解效率随之增强，当g_C3N4的比重增加到22%时，氮化碳-钛酸镍复合材料对硝基苯降解效率达到最大值80%。而当g-C3N4比重继续增加时，氮化碳-钛酸镍复合材料对硝基苯降解效率逐渐降低。实施例2的氮化碳-钛酸镍复合材料(g_C3N4/NiTi03-10%)、实施例1的氮化碳-钛酸镍复合材料(g_C3N4/NiTi03-18.4%)和实施例3的氮化碳-钛酸镍复合材料(g_C3N4/NiTi03-27.3%)对硝基苯降解效率分别为76%、80%和67%。通过该图可以看出，实施例1的氮化碳-钛酸镍复合材料(g-C3N4/NiTi03-18.4%)对硝基苯的光催化降解效果最佳。
[0055]实施例6:
一种本发明的氮化碳-钛酸镍复合材料在光催化降解过程中的抗腐蚀性和稳定性研究，包括以下步骤:
(I)称取40mg实施例1的氮化碳-钛酸镍复合材料，添加至10ml含硝基苯的废水中，硝基苯浓度为20mg/L，并加入2mL的无水乙醇。
[0056](2)将反应体系(添加有氮化碳-钛酸镍复合材料的含硝基苯的废水)置于磁力搅拌器上，避光搅拌Ih以达到吸附平衡，从中取出4ml溶液来代表待降解的初始液，即反应时间为Omin时的溶液，用紫外可见分光光度仪测其浓度，并记为C。。
[0057](3)将步骤(2)剩余的溶液在可见光光源300W的氙灯下进行光催化反应并开始计时，光源与液面距离为15cm。每隔20min从反应体系内取4ml溶液离心分离，用紫外可见分光光度仪测上清液中硝基苯残余浓度，记为C。待光照反应120min后，关闭氙灯。
[0058](4)将步骤(3)反应后的溶液离心分离，用紫外可见分光光度仪测上清液中污染物残余浓度并计算降解效率。倒掉上清液，收集反应后的氮化碳-钛酸镍复合材料，并重新加入到10ml硝基苯浓度为20mg/L的废水中。
[0059](5)继续重复步骤(2)?(4)四次。
[0060]图7是本发明实施例1的氮化碳-钛酸镍复合材料循环反应五次的光催化性能曲线。以硝基苯的的降解效率为纵坐标，以循环次数为横坐标，由图可以看出，经过五次循环后，氮化碳-钛酸镍复合材料依然展现出高效的光催化性能，五次循环的降解效率依次为80%，79.3%，78.6%，77.8%和77.3%。由此说明氮化碳-钛酸镍复合材料是一种稳定且高效的新型复合光催化剂，具有很好的实际应用前景。
[0061]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种氮化碳-钛酸镍复合材料，其特征在于，所述氮化碳-钛酸镍复合材料包括氮化碳和钛酸镍，所述钛酸镍沉积于所述氮化碳表面构成氮化碳-钛酸镍复合材料。2.根据权利要求1所述的氮化碳-钛酸镍复合材料，其特征在于，所述氮化碳的质量分数为10%?27.3%O3.一种权利要求1或2所述的氮化碳-钛酸镍复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将双氰胺溶于乙二醇中，得到含双氰胺的乙二醇溶液； (2)将醋酸镍和钛酸四丁酯加入步骤(I)所得的含双氰胺的乙二醇溶液进行聚合反应得到反应产物； (3)将所述步骤(2)所得的反应产物煅烧得到氮化碳-钛酸镍复合材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(I)中所述含双氰胺的乙二醇溶液中双氰胺的浓度为1.5g/L?5g/L。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述醋酸镍和钛酸四丁酯的摩尔比为1:1。6.根据权利要求3?5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括反应产物的后处理步骤，具体为:将所述反应产物用乙醇洗涤后，在温度为40°C?60°C的环境下干燥6h?12h。7.根据权利要求3?5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述煅烧的升温速率为5°C /min?10°C /min,煅烧温度为550°C?560°C，煅烧时间为2h?3h。8.一种如权利要求1或2所述的氮化碳-钛酸镍复合材料或权利要求3?7中任一项所述的制备方法制备得到的氮化碳-钛酸镍复合材料在降解废水中的硝基苯的应用。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤:将所述氮化碳-钛酸镍复合材料和乙醇添加到废水中，在可见光下进行光催化反应，完成对有机污染物的降解，所述氮化碳-钛酸镍复合材料的添加量为0.3g/L?0.6g/L，所述乙醇的添加量为2v/v%?5v/V%o10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，在避光条件下将所述氮化碳-钛酸镍复合材料添加到废水中并搅拌；所述可见光的光源为300W?500W的氙灯，所述氙灯与所述废水的液面距离为14cm?16cm，所述光催化反应的时间为60min?120min ;所述废水中硝基苯的浓度为20mg/L?40mg/L。
【专利摘要】本发明公开了一种氮化碳-钛酸镍复合材料及其制备方法与应用，该氮化碳-钛酸镍复合材料包括氮化碳和钛酸镍，钛酸镍沉积于氮化碳表面构成氮化碳-钛酸镍复合材料。制备方法包括以下步骤：将双氰胺溶于乙二醇中，得到含双氰胺的乙二醇溶液；将醋酸镍和钛酸四丁酯加入双氰胺的乙二醇溶液进行聚合反应得到反应产物；将反应产物煅烧得到氮化碳-钛酸镍复合材料。本发明的复合材料具有稳定性强、循环利用性高，具有高的比表面积以及高的光催化活性位点等优点，其制备方法工艺简单、操作性高、成本低，制备的复合材料具有优越的光催化性能，广泛应用于光催化降解染料废水领域。
【IPC分类】B01J27/24, C02F1/30
【公开号】CN105032464
【申请号】CN201510417909
【发明人】袁兴中, 王惠, 王侯, 陈晓红, 吴志斌, 蒋龙波, 梁婕, 曾光明
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月16日