復(fù)合光催化劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種g_C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑制備方法，尤其涉及一種水熱法制備多層分級(jí)結(jié)構(gòu)的g_C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于城市的擴(kuò)建，化肥的過(guò)度使用，沒有限制的排放工業(yè)廢水，導(dǎo)致水資源狀況不斷惡化，大部分河流和湖泊受到嚴(yán)重污染。水污染物中的染料污染已引起人們的關(guān)注，它們很難在自然環(huán)境中降解，而且在生物體內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生積累效應(yīng)。染料絕大多數(shù)都是高生物毒性和致癌性，這已經(jīng)嚴(yán)重的威脅到人類的健康和所有生物的生存。如何去除這些污染物或減少它們對(duì)環(huán)境的影響是我們的使命。過(guò)濾、沉淀、生物處理、化學(xué)氧化和電化學(xué)等方法用于處理染料廢水，但這些方法處理效果不理想。光催化氧化技術(shù)被視為一個(gè)新興的廢水處理技術(shù)，由于其自身的優(yōu)點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注。
[0003]硫化物半導(dǎo)體納米材料具有優(yōu)異的光、電、磁等性質(zhì)，一直受到科研工作者的廣泛關(guān)注。二硫化錫(SnS2)是一種η型半導(dǎo)體材料，具有層狀六方CdI2晶體結(jié)構(gòu)，具有良好的光學(xué)和電學(xué)特性，在光電、太陽(yáng)能電池等實(shí)際應(yīng)用中顯示出巨大的潛力。此外，它的禁帶寬度約為1.91?2.35 eV。雖然其禁帶寬度相對(duì)較低，但仍存在電子-空穴復(fù)合速度快和比表面積小等一系列的問(wèn)題。對(duì)半導(dǎo)體光催化劑進(jìn)行改性，克服上述問(wèn)題是必不可少的。
[0004]g-C3N4作為一種新型的光催化劑有著諸多的優(yōu)越性，原料廉價(jià)，同時(shí)也容易制備，并具有類似石墨烯的結(jié)構(gòu)，可以很好的傳導(dǎo)電子，有利于電子與空穴的分離，因此本發(fā)明中，我們采用水熱法法制備多層分級(jí)結(jié)構(gòu)的g_C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑，解決了SnS2比表面積小，光生電子和空穴的快速?gòu)?fù)合的問(wèn)題，光催化活性顯著提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]半導(dǎo)體材料SnS2的光生電子-空穴快速?gòu)?fù)合和小的比表面積，不利于光催化反應(yīng)的進(jìn)行。本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有不足，提出通過(guò)水熱法制備多層分級(jí)結(jié)構(gòu)的g_C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑。多層分級(jí)結(jié)構(gòu)的g-C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑具有較大的比表面積，而且通過(guò)g-C3N4和SnS2間較強(qiáng)的復(fù)合作用，有效實(shí)現(xiàn)了光生電子和空穴分離，顯著提高g-C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑的催化活性。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，其制備方法步驟如下:以尿素和雙氰胺為原料，在馬弗爐高溫煅燒，制備多孔g_C3N4。將可溶性錫鹽和硫化物(硫源)溶解到去離子水中，同時(shí)加入制備好的多孔g-C3N4，攪拌均勻，將溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜，進(jìn)行水熱反應(yīng)，所得產(chǎn)物用去離子水和無(wú)水乙醇分別洗滌三次，干燥即得到最終g_C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑。
[0007]所述可溶性錫鹽為甲烷磺酸錫、乙烷磺酸錫、丙烷磺酸錫、氯化錫。
[0008]所述硫源為硫代乙酰胺、L-半胱氨酸、硫脲或Na2S。
[0009]所述水熱反應(yīng)時(shí)間為是14?24 ho
[0010]所述水熱反應(yīng)溫度為是160?240 °C。
[0011]所述g-C3N4與SnS2的質(zhì)量比為1:20?1:5。
[0012]所述干燥溫度為80 °C。
[0013]本發(fā)明制備g-C3N4/SnS2納米復(fù)合光催化劑的優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單方便，易于制備，材料來(lái)源豐富。
[0014](2 )本發(fā)明的水熱法制備的g-C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑的合成物，顯著的提高其催化活性，同時(shí)也解決了比表面積小，光生電子和空穴的快速?gòu)?fù)合的問(wèn)題，并具有著較高的穩(wěn)定性和再生性能。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1所制備的(a)純SnS2和(b)g-C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑的XRD圖譜，從圖中可以看到，主峰的位置與標(biāo)準(zhǔn)卡片的位置相一致(JCPDS-SnS2 N0.023-0677) ^-C3NVSnS2復(fù)合光催化劑主要衍射峰與四方晶相SnS2相吻合。
[0016]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1所制備的(a)純SnS2和(b)g-C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑的瞬態(tài)光電流響應(yīng)圖。由圖可知，在可見光照射下，光電流迅速上升，隨后保持恒定的值。當(dāng)關(guān)閉光照時(shí)，電流立即接近于零。這也說(shuō)明所合成的材料在光激發(fā)下，光生電子與空穴對(duì)迅速分離。同時(shí)可以看到，在可見光照射，g-C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑光電流的瞬態(tài)響應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純SnS2，這也說(shuō)明了 g-C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑的電子-空穴對(duì)分離效率高于純SnS2。
[0017]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例1所制備的(a)純SnS2和(b)g_C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑降解甲基橙的動(dòng)力學(xué)曲線，由圖可知，g_C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑光催化劑的催化活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純SnS20
[0018]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例1所制備的(a)純SnS2和(b)g-C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑的氮?dú)馕?脫附等溫線，由圖可知，純SnS2和g-C3N4/SnS2的氮?dú)馕?脫附等溫線都屬IUPAC分類中的1￥型，!13滯后環(huán)，但8-(:必4/31132復(fù)合光催化劑的比表面積為77.68 m2/g，純SnS2比表面積為25.56 m2/g，g_C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑的比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純SnS2的比表面積。
[0019]圖5為本發(fā)明的實(shí)施例1所制備的(a)純SnS2和(b) g-C3N4/Sn S2復(fù)合光催化劑的熒光譜圖，從圖中可以看出g_C3N4/SnS2復(fù)合光催化劑的熒光強(qiáng)度比純SnS2的熒光強(qiáng)度低很多，說(shuō)明通過(guò)g_C3N4和SnS2復(fù)合能夠促進(jìn)電子-空穴分離效率。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)施旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
[0021]實(shí)施例1
(I)將尿素和雙氰胺混合研磨至超細(xì)粉末，然后轉(zhuǎn)移到鋁坩禍中，蓋上蓋子。然后放到馬弗爐中在530 °C煅燒4小時(shí)，冷卻至室溫后，用硝酸和去離子水進(jìn)行多次洗滌，真空干燥，得到 g_C3N4。
[0022](2)將1.917 g的氯化錫和0.822 g的硫代乙酰胺，加入盛有80 mL去離子水的燒杯中，并攪拌至溶液透明后加入提前制備好的g_C3N4，g-C3N4加入量為SnS2質(zhì)量的5 wt%，然后進(jìn)行超聲30 min。
[0023](3)將燒杯中溶液轉(zhuǎn)移到100 mL聚四氟乙烯內(nèi)襯反應(yīng)釜中，在160 °C下反應(yīng)14小時(shí)，然后用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌三次，干燥12個(gè)小時(shí)后，研磨，制備出8-(:3仏/31^2復(fù)合光催化劑。
[0024]實(shí)施例2
(I)將尿素和雙氰胺混合研磨至超細(xì)粉末，然后轉(zhuǎn)移到鋁坩禍中，蓋上蓋子。然后放到馬弗爐中在530 °C煅燒4小時(shí)，冷卻至室溫后，用硝酸和去離子水進(jìn)行多次洗滌，真空干燥，得到 g_C3N4。
[0025](2)將1.917 g的氯化錫和0.822 g的硫代乙酰胺，加入盛有80 mL去離子水的燒杯中，并攪拌至溶液透明后加入提前制備好的g-C3N4，g-C3N4加入量為SnS2質(zhì)量的10 wt%，然后進(jìn)行超聲30 min。
[0026](3)將燒杯中溶液轉(zhuǎn)移到100 mL聚四氟乙烯內(nèi)襯反應(yīng)釜中，在220 °C下反應(yīng)24小時(shí)，然后用去離子水和無(wú)水乙醇洗滌三次，干燥12個(gè)小時(shí)后，研磨，制備出8_(:3仏/31^2復(fù)合光催化劑。
[0027]實(shí)施例3
(I)將尿素和雙氰胺混合研磨至超細(xì)粉末，然后轉(zhuǎn)移到鋁坩禍中，蓋上蓋子。然后放到馬弗爐中在530 °C煅燒4小時(shí)，冷卻至室溫后，用硝酸和去離子水進(jìn)行多次洗滌，真空干燥，得到 g_C3N4。
[0028](2)將1.917 g的氯化錫和0.822 g的硫代乙酰胺，加入盛有80 mL去離子水的燒杯中，并攪拌