本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域和光催化領(lǐng)域

背景技術(shù)：

g-C₃N₄作為非金屬半導(dǎo)體催化劑具有化學(xué)穩(wěn)定性高、密度低、耐磨性好、生物兼容性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，g-C₃N₄的禁帶寬度較窄(約2.7eV)，因此它的光響應(yīng)波長(zhǎng)可以拓寬到450nm的可見光區(qū)。但是g-C₃N₄又存在比表面積小、光生電子和空穴的復(fù)合幾率很大，對(duì)光子的有效利用率較低的缺點(diǎn)，這大大限制了g-C₃N₄的進(jìn)一步發(fā)展。

將g-C₃N₄與其他聚合物復(fù)合可以有效地促進(jìn)光生電子空穴的分離，從而提高光催化活性。PDPB是一種新興的聚合物材料，具有很好的可見光吸收和穩(wěn)定性，并且其價(jià)帶、導(dǎo)帶的位置與g-C₃N₄的正好匹配，光生電子和空穴可以很好的分離，從而有效降低光生電子和空穴的復(fù)合促進(jìn)光催化活性的提高。

鑒于以上理論指導(dǎo)，在此發(fā)明中，我們將g-C₃N₄與聚合物PDPB復(fù)合得到CN-PDPB復(fù)合材料，這種催化劑可以充分發(fā)揮PDPB和g-C₃N₄兩種催化劑的活性優(yōu)勢(shì)，使催化劑在可見光區(qū)域的光吸收增強(qiáng)。通過降解RhB的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了CN-PDPB復(fù)合光催化劑的可見光催化活性優(yōu)于單純的催化劑，并且驗(yàn)證了催化效果最佳的質(zhì)量比。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是將g-C₃N₄與PDPB在溶劑中混合攪拌，通過蒸干溶劑使g-C₃N₄與PDPB復(fù)合在一起。這種方法得到的催化劑在可見光下對(duì)RhB有很好的降解效果。

本發(fā)明所提供的g-C₃N₄與聚合物PDPB復(fù)合方法，包括以下步驟：

1)將氰胺前驅(qū)體在一定溫度下熱聚合，制備得到g-C₃N₄；

2)取一定量PDPB溶于一定量乙醇溶液中，再加入一定量g-C₃N₄攪拌24h。然后在油浴中把乙醇溶劑蒸干，再放入70℃烘箱中烘干過夜，自然冷卻到室溫研磨得到CN-PDPB的材料。

所述的氰胺前驅(qū)體可以是單氰胺、雙氰胺、三聚氰胺等。

所述的氰胺前驅(qū)體熱聚的溫度為350-550℃，升溫速率為2-4℃/min。

所述的g-C₃N₄的用量為0.5g。

所述的PDPB的用量根據(jù)m(g-C₃N₄):m(PDPB)＝50:1,50:2,50:4,50:6可調(diào)。

所述的乙醇用量為10mL。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：

1)本發(fā)明提供的制備方法合成過程簡(jiǎn)單，操作便捷，產(chǎn)率高，對(duì)環(huán)境污染少。

2)本發(fā)明制備的復(fù)合光催化劑，光生電子和空穴可有效分離，能夠大幅度提高光催化效率。

3)本發(fā)明制備的復(fù)合光催化劑在可見光下對(duì)RhB具有較高的催化降解活性，其催化活性比單純的g-C₃N₄和單純的PDPB都要好。

本發(fā)明提供的光催化降解模擬污染物的活性考察方法如下：

取10mg復(fù)合光催化劑，加入石英管中，再量取50mL 10mg/L的羅丹明B溶液加入，磁力攪拌下使催化劑對(duì)染料預(yù)吸附30min，使之達(dá)到吸附-脫附平衡，取樣作為光降解初始濃度。然后在300W氙燈加420nm濾光片的條件下進(jìn)行光催化降解羅丹明B的反應(yīng)，每隔一定時(shí)間取樣置于離心管中離心。RhB的濃度用紫外吸收光度計(jì)測(cè)定。

附圖說明

圖1是實(shí)施案例1-5所制備的樣品的廣角XRD譜圖，從圖中可以清楚看到g-C₃N₄在13.1°和27.7°的兩個(gè)峰，分別對(duì)應(yīng)g-C₃N₄的(100)和(002)兩個(gè)晶面。隨著PDPB的加入，這兩個(gè)峰并沒有發(fā)生變化，說明PDPB的加入并沒有影響g-C₃N₄的晶型。當(dāng)PDPB加入量較少時(shí)看不到代表PDPB的出峰但隨著PDPB加入量的增加，50:6CN-PDPB可以看到PDPB在14°,20.4°，23.6°,24.7°的出峰，證明了CN-PDPB中PDPB的存在。

圖2是實(shí)施案例1-5所制備的樣品的紫外譜圖，從圖中可以看出PDPB的加入使得g-C₃N₄對(duì)可見光的吸收加強(qiáng)，并且隨PDPB加入量的增加，g-C₃N₄對(duì)可見光吸收是逐漸增強(qiáng)的。

圖3是實(shí)施案例1，3所制備得到樣品在365nm光激發(fā)下的熒光光譜圖(PL)，從圖可以看出CN-PDPB復(fù)合催化劑的熒光比純g-C₃N₄的熒光弱，這表明g-C₃N₄與PDPB之間的相互作用促進(jìn)了光生電子和空穴的分離，使得光生電子和空穴的復(fù)合幾率大大降低。

圖4為實(shí)施案例1-5所制備得到樣品在300W Xe燈加420濾光片的光源下降解10mg/L的RhB溶液的降解效果圖。降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以說明g-C₃N₄與PDPB復(fù)合得到的復(fù)合材料光催化活性得到較大的提高，比單純和單純PDPB的活性都要高，并且存在一個(gè)催化活性最好的最佳質(zhì)量比，此最佳質(zhì)量比為50:2CN-PDPB。

具體實(shí)施方案

以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳述。

實(shí)施例1

g-C₃N₄的制備

6g的三聚氰胺加入到帶蓋的坩堝中，置于馬弗爐中以4℃/min的升溫速度升溫到500℃，保溫2h，之后以2℃/min的升溫速度升溫至520℃，保溫2h。降至室溫后取出，得到黃色的產(chǎn)物g-C₃N₄，研磨成粉末待用。

實(shí)施例2

50:1 CN-PDPB的制備

取10mg PDPB溶于10mL乙醇溶液中，再加入0.5g g-C₃N₄攪拌24h。然后在油浴中把乙醇溶劑蒸干，再放入70℃烘箱中烘干過夜，自然冷卻到室溫研磨得到50:1CN-PDPB的材料。

實(shí)施例3

50:2 CN-PDPB的制備

取20mg PDPB溶于10mL乙醇溶液中，再加入0.5g g-C₃N₄攪拌24h。然后在油浴中把乙醇溶劑蒸干，再放入70℃烘箱中烘干過夜，自然冷卻到室溫研磨得到50:2CN-PDPB的材料。

實(shí)施例4

50:4 CN-PDPB的制備

取40mg PDPB溶于10mL乙醇溶液中，再加入0.5g g-C₃N₄攪拌24h。然后在油浴中把乙醇溶劑蒸干，再放入70℃烘箱中烘干過夜，自然冷卻到室溫研磨得到50:4CN-PDPB的材料。

實(shí)施例5

50:6 CN-PDPB的制備

取60mg PDPB溶于10mL乙醇溶液中，再加入0.5g g-C₃N₄攪拌24h。然后在油浴中把乙醇溶劑蒸干，再放入70℃烘箱中烘干過夜，自然冷卻到室溫研磨得到50:6CN-PDPB的材料。