本申请属于无机功能材料,尤其涉及一种g-c3n4/bioi异质结光催化剂及其制备方法与应用。
背景技术:
1、半导体光催化技术可直接有效利用太阳能资源、反应时间短、处理效果好等优势,具有广阔的应用前景。在现行的多种光催化剂中,g-c3n4具有独特的平面结构、合适的带隙(2.7ev)、无金属催化剂而被广泛研究,但其比表面积相对较小,并且在大于460nm的波长处可见光吸收率显著降低。目前通常在g-c3n4体系中复合具有较宽的可见光响应范围的biox(x=cl、br、i)以提高其对可见光的高效响应。但是现有的制备的biox(x=cl、br、i)与g-c3n4的光催化剂光生电子-空穴对复合率高,导致其光催化性能较差。因此,合成具有高光催化活性的基于g-c3n4改性的光催化剂具有重要意义。
2、申请公告号为cn 110711599 a的现有技术公开了一种g-c3n4/bi5o7i复合微球材料的制备方法:以乙二醇作为溶剂,bi(no3)3·5h2o作为bi源,ki为i源,和氮化碳一起搅拌均匀高温水热反应一段时间后,冷却至室温,产物经洗涤干燥后再高温煅烧,制得g-c3n4/bi5o7i复合微球材料。
3、但是,现有制备的g-c3n4/bi5o7i复合微球材料仍存在以下问题:一是g-c3n4采用纯的尿素或三聚氰胺进行制备,使得g-c3n4片层比表面积相对较小,进而影响光催化性能;二是g-c3n4和bi5o7i形成的复合异质结光催化剂的光生电子和空穴的快速复合进一步影响其光催化性能。
技术实现思路
1、本申请公开了一种g-c3n4/bioi异质结光催化剂及其制备方法与应用,旨在解决现有光催化剂的光生电子和空穴的快速复合、光催化性能差等的技术问题。
2、为了实现上述目的,本申请的技术方案是:
3、本申请的第一方面提供了一种g-c3n4/bioi异质结光催化剂,包括:g-c3n4纳米片以及生长于所述g-c3n4纳米片上的bioi纳米球花上,且g-c3n4/bioi异质结光催化剂呈现出花球状结构;
4、其中,所述g-c3n4纳米片与bioi纳米球花的质量比为1:1-5。
5、本申请的第二方面提供了第一方面所述g-c3n4/bioi异质结光催化剂的制备方法,所述方法包括:
6、将三聚氰胺、kcl、nacl混合研磨、热解、真空干燥,得到g-c3n4纳米片;
7、将bi(no3)3·5h2o溶于乙二醇溶液中,加入ki与所述g-c3n4纳米片后,进行水热反应,分离收集,即得所述g-c3n4/bioi异质结光催化剂。
8、结合第二方面优选地,所述g-c3n4纳米片与bi(no3)3·5h2o的质量比为1:(2-8)。
9、结合第二方面优选地,所述三聚氰胺、kcl、nacl的质量比为(1-2):(1-2):2。
10、结合第二方面优选地,将三聚氰胺、kcl、nacl混合研磨、热解时,升温速率为2-5℃/min,热解温度为550-600℃,在空气气氛下保温时间为3-5h。
11、结合第二方面优选地,将三聚氰胺、kcl、nacl混合研磨、热解、真空干燥时,真空干燥的温度为60-70℃,时间为10-12h。
12、结合第二方面优选地,所述bi(no3)3·5h2o与ki的摩尔比为0.20-1.05:1。
13、结合第二方面优选地,将bi(no3)3·5h2o溶于乙二醇溶液中,加入ki与所述g-c3n4纳米片后,进行水热反应时,反应温度为160-180℃,反应时间为10-12h。
14、本申请的第三方面提供第二方面所述的制备方法制成的g-c3n4/bioi异质结光催化剂在可见光驱动下降解水中有机污染物的应用。
15、与现有技术相比,本申请实施例的优点或有益效果至少包括:
16、本申请提供的g-c3n4/bioi异质结光催化剂通过将介孔结构的g-c3n4纳米片生长于bioi纳米球花上,且整体上呈现出花球状结构,一方面能够提高异质结界面的接触面积,扩大了比表面积,进而使暴露的活性位点增加,从而提高光催化效率。g-c3n4/bioi异质结能够有效促进光生载流子的分离,并且改善了电荷分离和转移,使更多分离的e-和h+参与光催化降解过程,提升了g-c3n4/bioi异质结光催化剂的光催化效率。
1.一种g-c3n4/bioi异质结光催化剂,其特征在于,包括:g-c3n4纳米片以及生长于所述g-c3n4纳米片上的bioi纳米球花上,且g-c3n4/bioi异质结光催化剂呈现出花球状结构;
2.一种根据权利要求1所述的g-c3n4/bioi异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,所述方法包括:
3.根据权利要求2所述的g-c3n4/bioi异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,所述g-c3n4纳米片与bi(no3)3·5h2o的质量比为1:(2-8)。
4.根据权利要求2所述的g-c3n4/bioi异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,所述三聚氰胺、kcl、nacl的质量比为(1-2):(1-2):2。
5.根据权利要求2所述的g-c3n4/bioi异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,将三聚氰胺、kcl、nacl混合研磨、热解时,升温速率为2-5℃/min,热解温度为550-600℃,在空气气氛下保温时间为3-5h。
6.根据权利要求2所述的g-c3n4/bioi异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,所述真空干燥的温度为60-80℃,时间为10-12h。
7.根据权利要求2所述的g-c3n4/bioi异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,所述bi(no3)3·5h2o与ki的摩尔比为0.20-1.05:1。
8.根据权利要求2所述的g-c3n4/bioi异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,将bi(no3)3·5h2o溶于乙二醇溶液中,加入ki与所述g-c3n4纳米片后,进行水热反应时,反应温度为160-180℃。
9.根据权利要求2所述的g-c3n4/bioi异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,将bi(no3)3·5h2o溶于乙二醇溶液中,加入ki与所述g-c3n4纳米片后,进行水热反应时,反应时间为10-12h。
10.一种根据权利要求2-9任一所述的制备方法制成的g-c3n4/bioi异质结光催化剂在可见光驱动下降解水中有机污染物的应用。
