本发明专利技术提供了一种光催化剂碱性CNB及其制备方法和应用，所述光催化剂碱性CNB是以含氮有机物和含硼化合物作为原料通过水热法制得硼掺杂的石墨相氮化碳(简写为CNB)，经过强碱溶液在高温下处理对其进行改性，得到碱性CNB，所得的碱性CNB在可见光存在下对染料污水，特别是含有偶氮类染料污水具有良好的催化降解作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机化学领域，涉及一种治理染料废水污染的新颖光催化剂及其制备方法。
技术介绍
g_C3N4以其光催化活性较高、稳定性好、原料价格便宜、尤其是不含金属这一突出优点，使它成为一种新型的光催化材料，然而，单一相催化剂通常因量子效率低而使其光催化性能表现不够理想。因为g_C3N4材料光生电子一空穴复合率较高，导致其催化效率较低，从而限制了它在光催化方面的应用。为了提高g_C3N4的催化活性，最近几年来，人们研究了很多改性方法。一种为用非金属元素对g_C3N4进行改性，所述的非金属元素包括S、N、F、P等，一般认为这些非金属元素取代了 3-s-三嗪结构单元中的C、N、H元素，从而形成g_C3N4晶格缺陷使得光生电子一空穴对得到有效分离，有效提高其光催化性能。如将双氰胺与BmimPF6(离子液体)混合，经过高温煅烧后得到P掺杂g_C3N4催化剂，经XPS分析表明P元素取代了结构单元中C，少量P掺杂虽然不能改变g_C3N4的结构，但是，其明显改变了 g-C 3N4的电子结构，光生电流也明显高于无掺杂的g_C3N4。再如，将g_C3N4在H2S气氛里于450°C煅烧制备了具有独特电子结构S元素掺杂g_C3N4的CNS催化剂，XPS分析显示S取代了 g-C 3N4结构中N，当λ > 300及420nm时，S掺杂g_C3N4光催化分解水产氢催化效率分别比单一相g_C 3N4提高7.2和8.0倍。再如，用NH4F作为F源与DCDA制得F元素掺杂g_C3N4催化剂(CNF)，F元素掺入g_C 3N4的骨架中，形成了 C-F键，使其中一部分sp2C转化为sp3C，从而导致g_C3N4平面结构不规整；另外，随着F元素掺杂数量增多，CNF在可见光区域内的吸收范围也随之扩大，而其对应的带隙能由2.69eV降到2.63eV。然而，上述制备方法不仅操作复杂，原料成本高，而且，制得的改性催化剂其光催化效率增加程度有限，不能满足工业要求。因此，亟需开发一种具有高催化效率，且制备方法简单，使用简便的光催化剂。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现:用含氮有机物和含硼化合物作为原料通过水热法制得硼掺杂的石墨相氮化碳(简写为CNB)，经过强碱溶液在高温下处理对其进行改性，得到碱性CNB，所得的碱性CNB在可见光存在下对染料污水，特别是含有偶氮类染料污水具有良好的催化降解作用，从而完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供以下方面:第一方面，本专利技术提供一种制备光催化剂碱性CNB的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:(I)称取含氮有机物和含硼化合物进行混合，将得到的混合物进行煅烧，任选地，煅烧后进行冷却和粉碎，得到中间体CNB ;(2)将步骤I得到的CNB中间体置于强碱溶液中，升温，进行反应，反应结束后除去溶剂，洗涤得到的固体，并进行干燥，任选地，将干燥后的物质进行粉碎，得到碱性CNB。第二方面，本专利技术还提供根据上述第一方面所述方法制得的光催化剂碱性CNB，其特征在于，根据其红外光谱，在808cm \ 1253cm \ 1423cm 1和1637cm 1附近存在吸收峰。第三方面，本专利技术还提供上述第二方面所述的光催化碱性催化剂在治理染料污水，特别是偶氮类染料污水中的应用。【附图说明】图1示出实施例1、实施例2、实施例4、实施例5、对比例I和对比例2制得的样品的红外光谱图；图2示出实施例1、实施例2、实施例4、实施例5、对比例I和对比例2制得的样品的光致发光光谱；图3示出实施例1、实施例2、实施例4、实施例5、对比例I和对比例2制得的样品降解甲基橙可见光催化活性；图4a示出实施例2制得的样品在可见光下催化降解甲基橙溶液的紫外-可见光谱；图4b示出对比例2制得样品在可见光下催化降解甲基橙溶液的紫外-可见光谱；图5a示出清除剂对实施例2制得的样品催化降解甲基橙活性的影响；图5b示出清除剂对对比例2制得的样品催化降解甲基橙活性的影响；图6a示出第40min样品催化降解甲基橙的荧光强度图；图6b示出第200min样品催化降解甲基橙的荧光强度图。【具体实施方式】下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。以下详述本专利技术。根据本专利技术的第一方面，提供一种制备光催化剂碱性CNB的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:步骤I，称取含氮有机物和含硼化合物进行混合，将得到的混合物进行煅烧，任选地，煅烧后进行冷却和粉碎，得到CNB中间体。在本专利技术中，所述含氮有机物是指同时含有氮元素及碳元素的小分子有机物，特别是指在加热条件下能够分解的含氮小分子有机物，其在制备石墨相氮化碳中既作为氮源物质又作为碳源物质。本专利技术人发现，使用碳氮比为1:3?3:1的小分子量的含氮有机物作为原料，优选使用碳氮比为1:2的小分子量含氮有机物作为原料，如单氰胺、二氰二胺、三聚氰胺、尿素、盐酸胍等，优选为尿素。本专利技术选择的含硼化合物选自氧化硼、硼酸和/或含硼盐，优选选自氧化硼、硼酸、硼酸钠、硼酸钾、四苯基硼酸钾和/或四苯基硼酸钠等，优选为四苯基硼酸钠。本专利技术选择含氮有机物与含硼化合物的重量比为含氮有机物的重量:含硼化合物的重量=(1.0 ?20.0)g: (0.5 ?50.0)mg，优选为(3.0 ?18.0)g: (1.0 ?45.0)mg，更优选为(5.0 ?15.0)g: (1.5 ?40.0)mg，进一步优选为(8.0 ?12.0)g: (2.0 ?35.0)mg，再进一步优选为(9.0 ?11.0) g: (2.0 ?30.0)mg,如 10.0g: 2.5mg、10.0g: 5.0mg、10.0g: 9.0mg和 10.0g:20.0mg0本专利技术人发现，将含氮有机物和含硼化合物置于液相体系中混合，能够使上述两种物质混合充分，煅烧制得的硼掺杂氮化碳形貌均一。本专利技术对含氮有机物和含硼化合物所在液相体系的溶剂不做特别限定，优选使用纯净水、去离子水和/或蒸馏水，优选为蒸馏水。本专利技术人发现，除去含氮有机物和含硼化合物混合物所在液相体系中的溶剂能够显著缩短煅烧时间，因此，本专利技术选择在煅烧前除去含氮有机物和含硼化合物混合物所在液相体系中的溶剂，本专利技术对除去溶剂的方式不做特别限定，现有技术中任何一种除去溶剂的方式均可使用，如常温挥发、常压加热、减压蒸馏等，本专利技术对除去溶剂时的温度也不做特别限定，以不使含氮有机物和含硼化合物分解为优选，如30°C?200°C，更优选为50°C?150°C，进一步优选为 60°C?120°C，如 80°C。任选地，将除去溶剂后的混合物进行干燥，本专利技术人发现，干燥后的混合物其在高温煅烧的条件下更容易反应，能够明显缩短反应时间。含氮有机物与含硼化合物在400°C?800°C下煅烧时能够生成硼掺杂氮化碳，即CNB，而且制得的产物形貌均一，本专利技术优选煅烧温度为450°C?700°C，更优选为400°C?600。。，如 550 0C ο本专利技术人进一步发现，煅烧时间为I?5小时即可充分反应，因此，本专利技术优选选择煅烧时间为1.5?4小时，更优选为2?3.5小时，如2小时。在本专利技术中，任选地，将煅烧后的物质进行冷却，并进行粉碎。在本专利技术步骤I中，对冷却的方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备光催化剂碱性CNB的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)称取含氮有机物和含硼化合物进行混合，将得到的混合物进行煅烧，任选地，煅烧后进行冷却和粉碎，得到中间体CNB；(2)将步骤1得到的CNB中间体置于强碱溶液中，升温，进行反应，反应结束后除去溶剂，洗涤得到的固体，并进行干燥，任选地，将干燥后的物质进行粉碎，得到碱性CNB。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔玉民，李慧泉，苗慧，师瑞娟，
申请(专利权)人：阜阳师范学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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