一种硼‑镍‑二氧化钛/氮化碳复合光催化剂、及其用途和制备方法技术

本发明专利技术涉及一种B‑Ni‑TiO

A nickel boron carbon nitride / TiO2 composite photocatalysts, application and preparation method thereof

The present invention relates to a B Ni TiO

【技术实现步骤摘要】
一种硼-镍-二氧化钛/氮化碳复合光催化剂、及其用途和制备方法
本专利技术涉及一种光催化剂，具体涉及一种可降解抗生素的复合光催化剂、及其用途和制备方法。
技术介绍
TiO2因为具有良好的化学稳定性，抗磨损性，低成本等优点而被广泛深入的研究。然而，TiO2具有较高的禁带宽度(3.0至3.2eV)，故其只能吸收波长小于387.5nm的太阳光，这样只能利用到达地球的太阳光能量的3％至5％，而占能量43％的可见光得不到利用。此外，TiO2中光生电子和光生空穴的复合速率相对较大，降低了光催化反应中的量子效率，致使光催化效率降低。为了进一步改善和提高TiO2光催化活性，降低其光电子-空穴的复合速率，通过改性或者掺杂其他元素和复合不同的半导体来提高其对可见光的利用率，达到增强TiO2的光催化活性。虽然现有文献中已经公开了一些对TiO2的改进研究，以克服这种材料存在的不足，但是这种改进后的材料在稳定性、抗生素降解方面的性质仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种在可见光区域内具有催化活性，性质稳定，在抗生素降解方面性质优良的光催化剂。为了完成上述目的，本专利技术提供了一种复合光催化剂,所述复合光催化剂为B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂。上述方案的有益效果为：本专利技术构建一个复合可见光光催化体系。通过形成异质结结构增强其对可见光的吸收能力，提高光催化剂在可见光区域内的光催化活性。复合后的光催化剂可促进电子转移，抑制电子和空穴对的复合，提高光催化剂在可见光区域吸收能力和光催化活性。一个优选的方案是，复合光催化剂作为降解氯霉素的用途。一种B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备方法，按以下步骤进行：步骤(1):分别量取一定量的钛酸四丁酯和无水乙醇混合均匀制成A液；另取一定量的无水乙醇、浓盐酸溶液、去离子水、硼酸和六水硝酸镍充分混合均匀，得B液；将A液转移至磁力搅拌器上，35℃至45℃水浴环境下搅拌，待A液搅拌一定时间后，将B液缓缓滴入A液中；滴加完毕后，继续磁力搅拌，直至溶液成凝胶；将该凝胶置于恒温干燥箱烘干后得到干凝胶，将该干凝胶研磨成粉末，再将其置于马弗炉中煅烧，制得B-Ni-TiO2光催化剂；步骤(2)：称取一定量的三聚氰胺放入带盖的坩埚中，然后在马弗炉中加热，在一定温度下煅烧，冷却至室温，将淡黄色的固体碾磨后即制得g-C3N4光催化剂；步骤(3)：将制备的g-C3N4和B-Ni-TiO2按照不同比例加入到无水乙醇中，用加热回流的方法进行复合；加热的温度一般为80℃至100℃，回流是指无水乙醇在加热后蒸发冷凝后回流到反应瓶中，反应瓶中设置有磁搅拌结构，例如采用磁力搅拌器；离心后的产物放在干燥箱中干燥即制得B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂。上述方案产生的技术效果为：利用该反应步骤，结合B-Ni-TiO2和g-C3N4的各自优势，利用溶胶-凝胶法和煅烧法分别制备B-Ni-TiO2和g-C3N4光催化剂，再通过加热回流法制备B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂，掺杂后的TiO2光催化剂的光吸收范围拓展到可见光区，复合后的光催化剂能阻止电子-空穴复合速率，有利于提高其在可见光下的光催化活性。一个优选的方案是，步骤(1)中加入的硼酸、六水硝酸镍和钛酸四丁酯摩尔比例为1：0.9-1.1：9-11，马弗炉的温度条件为500℃至550℃。一个优选的方案是，步骤(2)中所述煅烧的时间为3小时至5小时；煅烧温度为550℃至600℃。一个优选的方案是，步骤(3)中，采用水浴方式进行加热回流，水浴温度为70℃至90℃，反应时间为6小时至8小时，制得的B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂中的g-C3N4和B-Ni-TiO2的摩尔比例为1：10至40：10。上述方案的有益效果为，在同等条件下，采用该方案时，得到的B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的性质最稳定，降解氯霉素的效率最高。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例1的g-C3N4、B-Ni-TiO2和B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的XRD图。图2是本专利技术实施例1的g-C3N4(图2a)和B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂(图2b)的TEM图。图3是本专利技术实施例1的g-C3N4、B-Ni-TiO2和B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的固体紫外漫反射光谱图。图4是本专利技术实施例1的g-C3N4、B-Ni-TiO2和B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的光降解效果图。图5是本专利技术实施例1的B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的回收光降解效果图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。实施例1：本实施例的B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备方法包括下面的步骤。步骤(1)：分别用量筒量取10mL(毫升)的钛酸四丁酯和40mL的无水乙醇倒入200mL烧杯中混合均匀制成A液。另取40mL无水乙醇放入烧杯中，分别加入浓度为0.01mol/L的浓盐酸溶液0.3mL，3.5mL去离子水，0.721g(克)的硼酸和0.854g的六水硝酸镍并充分混合均，得B液。将A液转移至磁力搅拌器上，40℃水浴环境下持续搅拌，待A液搅拌30min(分钟)时，将B液缓缓滴入A液中，缓缓滴入的速率可以是每秒1滴、每秒2滴或每两秒1滴。整个滴定过程需要约25min。滴加完毕后，继续磁力搅拌，直至溶液成凝胶。将该凝胶置于80℃下恒温干燥箱24h(小时)烘干后得到干凝胶，将该干凝胶用玛瑙研钵研磨成粉末，再将其置于500℃的马弗炉中煅烧3h，制得B-Ni-TiO2(硼-镍-二氧化钛)光催化剂。步骤(2)：称取2g的三聚氰胺放入带盖的坩埚中，然后在马弗炉中加热，以5℃/min的速率升温，在550℃下煅烧3h，冷却至室温，将淡黄色的固体在玛瑙研钵中碾磨后即制得g-C3N4光催化剂(石墨相氮化碳光催化剂)。步骤(3)：在80℃水浴环境下，一定转速下磁力搅拌，用回流的方法将制得的g-C3N4和B-Ni-TiO2按照摩尔比为1:1复合。离心后的产物放在80℃的干燥箱中干燥24h，最后制得B-Ni-TiO2/g-C3N4(g-C3N4与B-Ni-TiO2的摩尔比例为1:1)复合光催化剂。本实施例制得的样品B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的XRD(X射线衍射)图如图1所示。从图中可以看出，最下面的线条谱图为g-C3N4，中间的线条谱图为B-Ni-TiO2，最上面的线条谱图为B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂。其中，B-Ni-TiO2的谱图包含了TiO2的特征衍射峰，在B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的XRD图谱中可以同时看到g-C3N4和TiO2特征衍射峰。这说明B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂被成功制备出来。本实施例步骤(2)的g-C3N4(图2a)、制得的样品B-Ni-TiO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合光催化剂,其特征在于，所述复合光催化剂为B‑Ni‑TiO

【技术特征摘要】
1.一种复合光催化剂,其特征在于，所述复合光催化剂为B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的复合光催化剂，其特征在于，所述B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂中的g-C3N4与B-Ni-TiO2的摩尔比例为1：10至40：10。3.根据权利要求1所述的复合光催化剂作为降解氯霉素的用途。4.一种B-Ni-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备方法，按以下步骤进行：步骤(1):分别量取一定量的钛酸四丁酯和无水乙醇混合均匀制成A液；另取一定量的无水乙醇、浓盐酸溶液、去离子水、硼酸和六水硝酸镍充分混合均匀，得B液；将A液转移至磁力搅拌器上，35℃至45℃水浴环境下搅拌，待A液搅拌一定时间后，将B液缓缓滴入A液中；滴加完毕后，继续磁力搅拌，直至溶液成凝胶；将该凝胶置于恒温干燥箱烘干后得到干凝胶，将该干凝胶研磨成粉末，再将其置于马弗炉中煅烧，制得B-Ni-TiO2光催化剂；步骤(2)：称取一定量的三聚氰胺放入带盖的坩埚中，然后在马弗炉中加热，在一定温度下煅烧，冷却至室温，将淡黄色的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马威，韩永军，彭勤龙，李松田，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：河南,41