一种复合光催化材料及其制备方法和用途与流程

本申请涉及材料领域，具体地，涉及一种复合光催化材料及其制备方法和用途。

背景技术：

1、半导体光催化技术可在温和条件下将太阳能转化成化学能，彻底氧化分解有机污染物、将co2还原为燃料或高附加值化学品，还可光解水制备氢气，因此被认为是能够“同时解决环境和能源问题”最具有应用前景的新技术之一，其中，半导体光催化氧化技术可实现有机物在室温下的降解，是一种绿色的高级氧化技术，近年来得到广泛关注。然而，传统光催化剂tio2存在太阳能利用率低、光生电子与空穴复合速率高，严重制约了其实际应用。解决该问题一方面可以开发新型高效光催化剂，另一方面可通过复合，制备具有可见光响应的异质结光催化剂。

2、bipo4是性能优异的新型光催化剂，其价带位置低，光激发产生的空穴具有极强的氧化能力，在降解难降解有机污染物方面具有很大优势，但无可见光响应；c3n4是一种有机半导体材料，具有良好的热稳定性和化学稳定性，可吸收可见光，但该材料产生的空穴氧化能力低，且电子空穴分离速率低。将bipo4与c3n4复合，可弥补两者不足，形成的异质结有利于电子空穴分离及迁移，因此有望得到具有可见光响应的高效光催化剂。

3、文献(dramatic activity of c3n4/bipo4 photocatalyst with core/shellstructure formed by self-assembly，adv.funct.mater.2012,22,1518–1524)首次报道了bipo4/c3n4的制备及光催化性能，发现该材料的紫外光活性高于p25及bipo4，且产生了可见光活性，该工作报道的bipo4/c3n4的合成方法与中国专利文献cn105214707a相近，均是分别合成bipo4和c3n4后，通过超声分散实现两者的复合，该方法耗时较长。中国专利文献cn112138700a公开了一种采用球磨法制备bipo4/c3n4异质结的方法，制备过程具有能耗高、流程长等缺点。

技术实现思路

1、本公开的目的在于解决bipo4/c3n4复合材料传统制备过程需要单独合成bipo4与c3n4，再进行复合而带来的能耗高、流程长、产物均一性难以保证等问题。

2、为了实现上述目的，本公开的第一方面提供了一种复合光催化材料的制备方法，所述制备方法包括：

3、s1、分别将硝酸铋和磷酸盐溶于水中得到硝酸铋溶液和磷酸盐溶液，将所述磷酸盐溶液加入至所述硝酸铋溶液中进行第一混合搅拌，得到含有bipo4前驱体的悬浊液；

4、s2、在所述含有bipo4前驱体的悬浊液加入三聚氰胺进行第二混合搅拌和加热处理，得到第一混合物料；

5、s3、将所述第一混合物料离心分离，得到固体粉末；将所述固体粉末进行煅烧。

6、可选地，所述硝酸铋溶液的浓度为0.060～0.100mol/l，优选为0.070～0.090mol/l；所述磷酸盐溶液的浓度为0.100～0.350mol/l，优选为0.150～0.300mol/l。

7、可选地，所述硝酸铋溶液和所述磷酸盐溶液混合的体积比为1：0.5～1.5；优选为1：0.8～1.2。

8、可选地，所述磷酸盐为nah2po4、na2hpo4和na3po4中的至少一种，优选为nah2po4。

9、可选地，所述bipo4前驱体为五水合硝酸铋，三聚氰胺与五水合硝酸铋的质量比为0.10～0.70，优选为0.15～0.61。

10、可选地，步骤s1中，所述第一混合包括第一搅拌处理；可选地，所述第一搅拌处理的条件包括：时间为15～45min；温度为25～30℃；步骤s2中，所述第二混合包括第二搅拌处理；可选地，所述第二搅拌处理的条件包括：时间为15～45min；温度为25～30℃；所述加热处理的条件包括：温度为90～130℃，优选为100～120℃；时间为800～1600min，优选为900～1500min；步骤s3中，所述离心处理的条件包括：时间为20～40min，优选为25～35min；转速为3000～5000r/min，优选为4000～4500r/min；所述煅烧的条件包括：温度为400～600℃，优选为500～580℃；时间为90～200min，优选为100～150min。

11、本公开的第二方面提供了一种复合光催化材料，所述复合光催化材料包括bipo4核体和以量子点形式附着于所述bipo4核体表面的c3n4颗粒；以所述复合光催化材料的总重量为基准，所述bipo4颗粒的重量百分比为60～90％，所述c3n4量子点的重量百分比为10～40％。

12、可选地，以所述复合光催化材料的总重量为基准，所述bipo4核体的重量百分比为60～90％，优选为65～85％；所述c3n4颗粒的重量百分比为10～40％，优选为15～35％。

13、本公开的第三方面提供了所述复合光催化材料在降解有机污染物中的应用。

14、可选地，所述有机污染物为废水中的染料；可选地，所述染料为亚甲基蓝。

15、通过上述技术方案，本公开提供的复合光催化材料的制备方法可以有效解决bipo4/c3n4复合材料传统制备过程需要单独合成bipo4与c3n4，再进行复合而带来的能耗高、流程长、产物均一性难以保证等问题。本公开提供的复合光催化材料具有核壳结构，且c3n4以量子点形式存在，有利于光吸收，该复合光催化材料对于难降解有机染料具有良好的降解效果。

16、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种复合光催化材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述硝酸铋溶液的浓度为0.060～0.100mol/l，优选为0.070～0.090mol/l；所述磷酸盐溶液的浓度为0.100～0.350mol/l，优选为0.150～0.300mol/l。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述硝酸铋溶液和所述磷酸盐溶液混合的体积比为1：0.5～1.5；优选为1：0.8～1.2。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述磷酸盐为nah2po4、na2hpo4和na3po4中的至少一种，优选为nah2po4。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述bipo4前驱体为五水合硝酸铋，三聚氰胺与五水合硝酸铋的质量比为0.10～0.70，优选为0.15～0.61。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

7.一种由权利要求1-6任意一项所述的复合光催化材料的制备方法制备而成的复合光催化材料，其特征在于，所述复合光催化材料包括bipo4核体和以量子点形式附着于所述bipo4核体表面的c3n4颗粒；以所述复合光催化材料的总重量为基准，所述bipo4核体的重量百分比为60～90％，所述c3n4颗粒的重量百分比为10～40％。

8.根据权利要求7所述的复合光催化材料，其中，以所述复合光催化材料的总重量为基准，所述bipo4核体的重量百分比为60～90％，优选为65～85％；所述c3n4颗粒的重量百分比为10～40％，优选为15～35％。

9.权利要求1-6任意一项所述的制备方法制备得到的复合光催化材料或权利要求7或8所述的复合光催化材料或在降解有机污染物中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其中，所述有机污染物为废水中的染料；可选地，所述染料为亚甲基蓝。

技术总结
本公开提供了一种复合光催化材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括：S1、分别将硝酸铋和磷酸盐溶于水中得到硝酸铋溶液和磷酸盐溶液，将所述磷酸盐溶液加入至所述硝酸铋溶液中进行第一混合，得到含有BiPO<subgt;4</subgt;前驱体的悬浊液；S2、在所述含有BiPO<subgt;4</subgt;前驱体的悬浊液加入三聚氰胺进行第二混合和加热处理，得到第一混合物料；S3、将所述第一混合物料离心分离，得到固体粉末；将所述固体粉末进行煅烧。本公开的方法制备的复合光催化材料对于难降解有机染料具有良好的降解效果。

技术研发人员：刘艳芳,侯吉礼,崔龙鹏,王志强,邹亮,徐润,吴玉
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11