一种CeTiO4-（g-C3N4）光催化复合材料的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种CeTiO4‑

【技术实现步骤摘要】
一种CeTiO4‑
（g
‑
C3N4）光催化复合材料的制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及光催化
，具体涉及一种CeTiO4‑
（g
‑
C3N4）光催化复合材料的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着工业化和城市化进程的不断推进，由废气、有机物、聚合物和生物质等引起的污染问题变得日益严峻。目前，一些物理方法和化学方法已经用于解决环境污染问题。其中，半导体光催化技术能够完全消除有机污染物，反应速度快，工艺成本低，运行条件温和且环境友好，因此成为了去除有机污染最有效最“绿色”的方法之一。目前，光催化材料面临着合成工艺复杂、可见光利用率低、有机物矿化率低以及催化剂稳定差，这使得其在工业生产及实际应用中受到了限制。
[0003]近年来，TiO2因其绿色环保、物理化学稳定、制备简单且成本低廉而备受关注，其在涂料、传感器、太阳能电池、光催化制等领域受到广泛研究。CeO2本身在催化、电化学和光化学方面也有广泛的应用，这是由于其中的Ce
4+
和Ce
3+
之间的氧化还原价态转换，从而具有储存和释放氧原子的能力。然而，由于TiO2的宽带隙和CeO2较差的热稳定性，使得它们的在应用方面受到了限制。最近，有研究者认为在TiO2中引入Ce离子可以减小晶粒尺寸，增大比表面积，稳定锐钛矿相和降低带隙能。基于此，近年来双金属氧化物CeTiO4引起了研究者们越来越多的关注。
[0004]目前，CeTiO4的禁带宽度为~2.4eV，为提高其在光催化领域性能，主要集中在两个方面：一是对CeTiO4单元改性，通过控制形貌结构和元素掺杂改性，提高光催化性能；二是通过寻求有机或无机化合物与CeTiO4形成二元或多元复合异质结，提高光催化性能。在这些策略中，复合异质结半导体材料，被认为是由于电荷分离的增加而提高光催化活性的常用有效方法。
[0005]熔融法因其成本低、效率高、环境友好、安全方便等优点被广泛应用于微材料的合成。特别是暴露的离子可以直接输运并参与反应过程，限制了水化离子脱水引起的反应，大大加快了熔融盐中的反应速度。熔盐中的传质速率要高于液相法，这有利于材料的均相合成。
[0006]综上所述，目前在CeTiO4制备方面，未有采用LiCl
‑
KCl作为熔盐，选取g
‑
C3N4与CeTiO4进行复合材料制备报道，同时在材料改性方面也未有研究。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种CeTiO4‑
（g
‑
C3N4）光催化复合材料的制备方法与应用，该专利技术通过创新地选择三聚氰胺与CeTiO4混合，通过一定温度条件下，制备出具有较高活性的可见光响应的CeTiO4‑
g
‑
C3N4光催化材料，所制备CeTiO4‑
g
‑
C3N4改性材料，具有强的太阳光响应的催化降解活性，另外该方法制备工艺简单，能耗低，所制的材料催化效率高，拓宽其在光催化领域上的应用。
[0008]为解决现有技术问题，本专利技术采取的技术方案为：一种CeTiO4‑
（g
‑
C3N4）光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，按化学计量称取Ce(NO3)3•
6H2O和TiO2，再加入KCl和LiCl的混合物进行混合，置于玛瑙研钵中研磨均匀，将混合粉末置于马弗炉中550
‑
650℃下空气氛下灼烧10h，待冷却至室温，用去离子水反复洗涤3
‑
5次，再置于80℃下烘干过夜，所得样品CeTiO4，记为CTO；步骤2，称量CeTiO4与三聚氰胺进行混合研磨，将研磨后混合物置于马弗炉中升温至到500℃，并保温3h，待冷却至室温后，用无水乙醇水溶液反复进行离心洗涤5
‑
10次，再置于80℃烘箱中烘干过夜，即得CeTiO4/g
‑
C3N4光催化复合材料，记为CTO/CN
‑
x，其中x为不同质量的三聚氰胺数值，x为0.5
‑
8。
[0009]作为改进的是，步骤1中KCL与LiCl的混合物中KCL与LiCl的摩尔比为40.8:59.2，且KCl和LiCl的总质量为Ce(NO3)3·
6H2O和TiO2总质量的20倍，所用KCl、LiCl、Ce(NO3)3·
6H2O和TiO2均为分析纯。
[0010]作为改进的是，步骤1中马弗炉灼烧时，升温速度保持在5
‑
10℃/min。
[0011]作为改进的是，步骤2中三聚氰胺为分析纯，x为6。
[0012]作为改进的是，步骤1和步骤2所用的离心洗涤的速率为4000r/min。
[0013]上述制备的CeTiO4/g
‑
C3N4光催化复合材料在降解RhB溶液上的应用。
[0014]工作原理：一方面，CeTiO4和g
‑
C3N4本身特殊的能带结构，具备一定的可见光响应能力；另一方面，形成复合异质结改性后形成界面内接电场，可以有利于的光生电子
‑
空穴对的快速分离，从而提高量子产率，因此在在可见光响应范围内，也提高光催化降解性能。
[0015]有益效果：与现有技术相比，本专利技术一种CeTiO4‑
（g
‑
C3N4）光催化复合材料的制备方法与应用，采用熔融盐（NaNO3和KNO3）法制备了纯CeTiO4、g
‑
C3N4和CeTiO4‑
g
‑
C3N4；首先称取一定质量比的NaCl和KCl混磨，然后向混合盐中加入Ce(NO3)3·
6H2O和TiO2，混磨均匀，再将混磨粉末置于氧化铝坩埚中，进行热处理，最后得到纯的CeTiO4，然后将CeTiO4在与一定量的三聚氰胺混合在一定温度下热处理，最后得CeTiO4/g
‑
C3N4光催化复合材料；通过上述分析可知，本专利技术成本低、效率高、环境友好、安全便利，过程简单等优点，所得的CeTiO4/g
‑
C3N4光催化复合材料具有较多的表面活性区域，具有可见光响应，在可见光区1.5h内降解效率可达80%以上，且循环使用光催化性能稳定，对RhB具有优异的降解效果。
附图说明
[0016]图1为本专利技术不同实施例制备的光催化复合材料的XRD图谱；图2为本专利技术实施例5中CTO/CN
‑
6不同元素的XPS光谱图；图3(a)为本专利技术实施例5中 CTO的SEM图像；图3 (b)为CN的SEM图像；图3(c)为CTO/CN
‑
6的SEM图像，图3(d)为CTO/CN
‑
6的TEM图像；图3 (e) 为Ce元素分布图；
图3 (f) 为CTO/CN
‑
6的HRTEM图像；图3 (g) 为O元素分布图；图3 (h) 为Ti本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CeTiO4‑
（g
‑
C3N4）光催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，按化学计量称取Ce(NO3)3•
6H2O和TiO2，再加入KCl和LiCl的混合物进行混合，置于玛瑙研钵中研磨均匀，将混合粉末置于马弗炉中550
‑
650℃下空气氛下灼烧10h，待冷却至室温，用去离子水反复洗涤3
‑
5次，再置于80℃下烘干过夜，所得样品CeTiO4，记为CTO；步骤2，称量CeTiO4与三聚氰胺进行混合研磨，将研磨后混合物置于马弗炉中升温至到500℃，并保温3h，待冷却至室温后，用无水乙醇水溶液反复进行离心洗涤5
‑
10次，再置于80℃烘箱中烘干过夜，即得CeTiO4/g
‑
C3N4光催化复合材料，记为CTO/CN
‑
x，其中x为不同质量的三聚氰胺数值，x为0.5
‑
8。2.根据权利要求1所述的一种CeTiO4‑
（g
‑
C3N4）光催化复合材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小卫，李中钦，奚新国，许琦，姜瑞雨，何寿成，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：