一种纳米g-C3N4/Bi2O2CO3/Bi2S3异质结光催化剂制备的方法

本发明涉及一种高效可见光光催化剂的制备方法及应用，特别是一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂制备用于降解罗丹明b的方法。

背景技术：

1、随着全球工业的快速发展，各种有机污染物的排放导致环境问题日益严重。因此，发展高效的绿色能源和对环境的治理与保护已成为当务之急,在去除这些污染物的方法中，非均相光催化是一种绿色环保的重要方法，尤其是半导体作为催化剂的光催化工艺有可能解决环境污染，全球变暖，能源短缺和环境污染领域的严峻挑战，成为目前研究的热点。bi2o2c o3是一种优异n型半导体材料，具有约3.46ev(300k)的宽带隙。其内置电场容易促进光生载流子的分离，但由于其较宽的带隙使其只能在紫外光下起作用，同时紫外光在太阳光中所占比例少(约5%)，从而严重降低了其实际光催化降解效果，因此需要通过改性bi2o2c o3半导体来扩大光吸收范围以成功激发电子-空穴对。

2、目前，掺杂带边调制，复合催化剂设计，形貌控制合成等多种方法已被应用于提高bi2o2co3的光催化性能。通常，bi2o2co3与窄带隙半导体的结合不仅可以增强可见光的吸收范围，同时可以提高电子-空穴对的分离效率。bi2s3作为一种金属硫属化合物，有广泛的光吸收、光催化及光电化学潜力，且其具有带隙窄(eg≈1.3 ev)的特点而受到了广泛的关注。通过bi2o2co3与bi2s3复合形成异质结来构建内建电场可望提高载流子的分离效率。

3、g-c3n4由三嗪单元和平面氨基通过层间弱的范德华力组成，由于g-c3n4合适的带隙，成本低、易于制备、稳定性好、环境友好，等优异性能在光催化降解污染物、光催化产氢、光催化去除co2以及超级电容器等领域均有应用。

4、本发明提供一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂制备的方法，该方法具有污染小、耗能低、副反应少、产率高等优点。该发明提供了一种高效、低耗能、环境友好的纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2 s3异质结光催化剂制备的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂制备的方法，主要解决bi2o2co3在可见光区光响应反应差的问题。一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂制备的方法，是按以下步骤完成的：

2、一、g-c3n4的制备方法如下：将三聚氰胺加入到坩埚中，放入马弗炉中焙烧；

3、二、纳米g-c3n4/bi2o2co3异质结光催化剂的制备方法如下：将碳酸钠溶于去离子水中至溶液呈碱性，加入十六烷基三甲基溴化铵(ctab)，后加入步骤一中不同量的碳三氮四，形成溶液a，后将五水硝酸铋溶于盐酸中形成溶液b，将溶液b加入到溶液a中调节溶液呈碱性。在室温下搅拌至溶液混合均匀，用去离子水与无水乙醇离心洗涤，干燥完全得到；

4、三、g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3纳米异质结光催化剂的制备方法如下：将步骤二所得的g-c3n4/bi2o2co3加入到去离子水中形成溶液a，将五水硝酸铋与硫化钠分别加入到去离子水中形成溶液b、c，将溶液b、c分别滴加到溶液a中，室温下搅拌至溶液混合均匀，去离子水与无水乙醇离心洗涤，烘箱中干燥完全得到；

5、本发明的优点

6、一、本发明提供一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂的制备方法，其制备工艺简单易操作，成本低廉、设备投资少，适合推广应用；

7、二、本发明所制备的纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂具有稳定性较好、光催化材料能够重复利用、污染小、耗能低、时间短、催化降解效果高等优点，具有重要的理论和实用意义；

8、三、本实施方式通过g-c3n4、bi2s3与bi2o2co3的复合有效提高了bi2o2co3在可见光区的响应，制备的纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结催化剂对罗丹明b的降解效果也十分明显，在120 min内的可见光照射下对染料罗丹明b光催化降解率达到94%。

9、本发明可获得一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂的制备方法。

技术特征：

1.一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂制备的方法，其特征在于一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3复合物光催化剂制备的方法是按以下步骤完成的：

2.二、纳米g-c3n4/bi2o2co3异质结光催化剂的制备方法如下：将碳酸钠溶于去离子水中至溶液呈碱性，加入十六烷基三甲基溴化铵(ctab)，后加入步骤一中不同量的碳三氮四，形成溶液a，后将五水硝酸铋溶于盐酸中形成溶液b，将溶液b加入到溶液a中调节溶液呈碱性。在室温下搅拌至溶液混合均匀，用去离子水与无水乙醇离心洗涤，干燥完全得到。

3.三、g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3纳米异质结光催化剂的制备方法如下：将步骤二所得的g-c3n4/bi2o2co3加入到去离子水中形成溶液a，将五水硝酸铋与硫化钠分别加入到去离子水中形成溶液b、c，将溶液b、c分别滴加到溶液a中，室温下搅拌至溶液混合均匀，去离子水与无水乙醇离心洗涤，烘箱中干燥完全得到。

4.根据权利要求1所述的一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂制备的方法，其特征在于步骤一中所述的三聚氰胺质量为4 g；步骤一中所述的马弗炉升温速率为5℃/min升温至520℃；步骤一中所述的马弗炉煅烧时间为2 h。

5.根据权利要求1所述的一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂制备的方法，其特征在于步骤二中所述的去离子水的量为100ml；步骤二中所述的碳酸钠溶解在去离子水中的ph为11；步骤二中所述的ctab质量为0.5 g；步骤二中所述的碳三氮四质量分别为0.6 g、1 g、1.2 g; 步骤二所述的五水硝酸铋摩尔质量为4 mmol；步骤二中所述的盐酸浓度为1mol/l，所需量为11 ml；步骤二中所述的溶液b加入溶液a调节的ph为9；步骤二中所述的干燥时间为6小时，干燥温度为60℃。

6.根据权利要求1所述的一种纳米g-c3n4/bi2o2co3/bi2s3异质结光催化剂制备的方法，其特征在于步骤三中所述的g-c3n4/bi2o2co3质量为0.3 g；步骤三中所述的溶液a中去离子水量为50 ml；步骤三中所述的五水硝酸铋、硫化钠摩尔质量为0.04mmol；步骤三中所述的b、c溶液所加入的去离子水量为25 ml；步骤三中所述的干燥温度为60℃。

技术总结
本发明涉及一种纳米g‑C3N4/Bi2O2CO3/Bi2S3复合物光催化剂制备的方法，本发明针对环境水体中大量存在染料污染的问题，提供了一种光降解和吸附多效协同催化降解罗丹明染料废水的新方法。本发明利用g‑C3N4和Bi2O2CO3构成异质结，再以Bi2S3作为载体提高反应的电荷转移速率，显著提高了Bi2O2CO3在可见光下的催化性能，可见光照射120分钟后，罗丹明B的降解率由纯Bi2O2CO3为催化剂的67.3%上升到94.1%。获得了一种高效、环保、工艺简单、成本低廉纳米g‑C3N4/Bi2O2CO3/Bi2S3复合物光催化剂制备技术。

技术研发人员：白丽明,曹宇琦,潘雪丹
受保护的技术使用者：齐齐哈尔大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15