本发明涉及化学领域,特别涉及一种用于治理酚类废水化工废水的复合光催化剂cnb-cdla2s4及其制备和应用。
背景技术:
随着现代工业的快速发展,目前水污染的问题已经成为本世纪人类面临和亟待解决的重大问题。其中,水中的酚类是危害最大的一类污染物,它具有强毒性和致癌性。近年来,人们发展了活性碳吸附、生物降解,热处理等技术对酚类污染物的去除。
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g-c3n4材料光生电子-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。对g-c3n4进行改性的非金属元素包括s、n、c、b、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-空穴对得到有效分离,有效提高其光催化性能。
zhang等将双氰胺与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-c3n4的电子结构,光生电流也明显高于没掺杂g-c3n4。yan等采用加热分解三聚氰胺与氧化硼的混合物制备了b掺杂g-c3n4,经过xps光谱分析表明b取代了g-c3n4结构中的h,光催化降解染料研究表明b掺杂同时提高了催化剂对光的吸收,罗丹明b光催化降解效率也得到提高。
liu等将g-c3n4在h2s气氛里于450℃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-c3n4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g-c3n4提高7.2和8.0倍。wang等报道了b、f掺杂g-c3n4研究,他们用nh4f作为f源与dcda制得f元素掺杂g-c3n4催化剂(cnf)。其研究结果表明f元素已掺入g-c3n4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。
但这些技术仍存在处理效率较低、易产生二次污染物、反应时间较长等缺陷。
因此,开发一种低成本、快速、环保的复合光催化剂高效去除水中的酚类污染物是及其重要的。
技术实现要素:
为了解决上述问题,本发明人进行了锐意研究,结果发现:一种复合光催化剂cnb-cdla2s4及其制备和应用,通过水热法制备了cnb与cdla2s4不同质量比率的新颖cnb-cdla2s4复合光催化剂,并以2-萘酚(水体中的一种主要酚类污染物)为光催化反应的模型化合物,评价了cnb-cdla2s4复合光催化剂的可见光催化活性,从而完成了本发明。
本发明的目的在于提供以下方面:
第一方面,本发明提供一种复合光催化剂,其包括硼掺杂石墨相氮化碳和金属硫化物。
其中,所述金属硫化物为单金属硫化物或多金属硫化物,优选为多金属硫化物。
其中,所述多金属硫化物中的金属元素为镉、镧、铽、铕、铈、钐、镝中的两种,更优选为镉和镧。
其中,所述复合光催化剂为cnb-cdla2s4,优选其xrd图中,在13.4°、17.66°、23°、24.35°、26.48°、28.02°、30.45°、35.86°、42.94°、43.94°、46.78°、50.02°、53.46°、57.18°、60.88°、63.14°、68.06°、70.92°出现衍射峰,更优选cdla2s4以纳米颗粒分散在cnb片层的表面。
第二方面,本发明还提供一种制备复合光催化剂的方法,优选用于制备第一方面所述的复合光催化剂,所述方法包括以下步骤:
步骤1,制备硼掺杂石墨相氮化碳催化剂;
步骤2,制备复合光催化剂。
第三方面,上述第一方面所述复合光催化剂或根据第二方面所述方法制得的复合光催化剂的用途,其用于降解污染废水,优选用于降解含酚类的废水。
附图说明
图1示出对比例1以及cnb催化剂样品x射线衍射图;
图2示出对比例2、实施例1~4产品以及cnb5的xrd图;
图3示出对比例2、实施例1~4产品以及cnb5的xrd图;
图4示出对比例1以及cnb系列样品光致发光光谱图;
图5示出对比例1以及cnb系列样品傅里叶变换红外谱图;
图6示出对比例2、实施例1~4产品以及cnb5的红外光谱图;
图7示出对比例2、实施例1~4产品以及cnb5的tem和hr-tem图;
图8示出对比例1以及cnb系列样品催化活性图;
图9示出对比例2、实施例1~4产品以及cnb5的催化活性图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
以下详述本发明。
本发明人经过大量的研究试验,终于研究出治理酚类污水的cnb-cdla2s4复合光催化剂。至今为止,还没有发现关于该复合光催化剂的有关报道。
根据本发明的第一方面,提供一种复合光催化剂,所述复合光催化剂包括硼掺杂的石墨相氮化碳(g-c3n4b)和金属硫化物。
其中,所述金属硫化物为单金属硫化物或多金属硫化物,优选为多金属硫化物。
在一种实施方式中,所述多金属硫化物中的金属元素为镉、镧、铽、铕、铈、钐、镝中的两种。
在一种优选的实施方式中,所述多金属硫化物中的金属元素为镉(cd)和镧(la)。
进一步优选地,在多金属硫化物中,所述镉元素与镧元素的摩尔比为1:2。
进一步优选地,所述硼掺杂石墨相氮化碳与多金属硫化物的质量比为(10~95):100,如25:100,50:100,75:100,80:100。
所述复合光催化剂为cnb-cdla2s4,优选其xrd图中,在13.4°、17.66°、23°、24.35°、26.48°、28.02°、30.45°、35.86°、42.94°、43.94°、46.78°、50.02°、53.46°、57.18°、60.88°、63.14°、68.06°、70.92°出现衍射峰,更优选cdla2s4以纳米颗粒分散在cnb片层的表面。
本发明人惊喜地发现,本发明提供的复合光催化剂cnb-cdla2s4能够有效地光催化降解酚类废水,对于2-萘酚的降解率可达85.2%。
根据本发明的第二方面,提供一种制备复合光催化剂的方法,包括如下步骤:
步骤1,制备硼掺杂的石墨相氮化碳;
步骤2,制备复合光催化剂。
其中,步骤1包括以下步骤:
步骤1-1,将碳氮源与硼源溶于溶剂,混合均匀;
步骤1-2,除去溶剂;
步骤1-3,焙烧,后处理,得到硼掺杂的石墨相氮化碳cnb。
其中,
步骤1-1中,
所述碳氮源选自三聚氰胺、单氰胺、尿素;优选为尿素;
所述硼源选自氧化硼、硼酸、四苯基硼酸钠;优选为四苯基硼酸钠;
所述溶剂选自蒸馏水、去离子水、纯净水;优选为蒸馏水。
在一种实施方式中,所述碳氮源与所述硼源的用量比为10g:(0~0.1)g;
在一种优选的实施方式中,所述碳氮源与所述硼源的用量比为10g:(0.001~0.5)g,如10g:0.005g,10g:0.01g,10g:0.015g。
在一种优选的实施方式中,所述溶剂为蒸馏水。所用溶剂的量为所述碳氮源的质量与所述溶剂的体积比为10g:(10~40)ml,如10g:20ml。
步骤1-2中,去除溶剂的温度为70~90℃;
本发明人发现,除去碳氮源和硼源混合物所在体系中的溶剂能够显著缩短煅烧时间,因此,本发明选择在煅烧前除去溶剂,本发明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,本发明对除去溶剂时的温度也不做特别限定,以不使碳氮源和硼源分解为优选,优选为70℃~90℃,如80℃。
本发明人还发现,除去溶剂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,而且得到的产物形貌良好,粒径均一。
步骤1-3中,所述煅烧温度为450~650℃,所述后处理包括降至室温,研磨。
本发明人发现,碳氮源与硼源在450℃~650℃下,更优选为550℃下,煅烧时能够生成性能好的硼掺杂的石墨相氮化碳,即g-c3n4b(cnb),而且制得的产物形貌均一。
在一种优选的实施方式中,所述煅烧的时间为1~4h,如2h。
本发明中,所制得cnb的红外谱图中,在810cm-1、1240cm-1、1320cm-1、1400cm-1、1430cm-1、1570cm-1、1640cm-1和3100-3500cm-1存在吸收峰。
步骤2中,步骤2包括以下步骤:
步骤2-1,将原料溶于分散剂中混合均匀;
步骤2-2,保温反应;
步骤2-3,干燥,即得到最终产品。
其中,
步骤2-1中,所述原料包括金属硝酸盐、硫源,以及硼掺杂石墨相氮化碳;
所述分散剂为水,优选为蒸馏水、纯净水、去离子水;更优选为蒸馏水。
优选地,
步骤2-1中,所述金属硝酸盐选自硝酸镉、硝酸镧、硝酸铽、硝酸铕、硝酸铈、硝酸钐、硝酸镝中的两种;更优选为硝酸镉、硝酸镧。
本发明中,所用硝酸镉为四个结晶水的硝酸镉;所用硝酸镧为六个结晶水的硝酸镧。所用四水硝酸镉与六水硝酸镧的摩尔比为1:2。
所述硫源选自硫脲、硫氰酸铵、硝硫氰胺;更优选为硫脲。
进一步优选地,所述硝酸镉与所述硫脲的摩尔比为1:4。
一种优选的实施方式中,所用四水硝酸镉与六水硝酸镧、与硫脲、去离子水、与硼掺杂石墨相氮化碳混合后,搅拌1~4h,如2h;然后再进行步骤2-2的保温反应。
本发明人发现,步骤2-1要搅拌一定的时间,优选为2h,使得各原料混合更加均匀,使得最终产品的光催化活性最好。
步骤2-2中,保温反应的温度为140~180℃,如160℃;保温反应时间为12~96h,如72h。
步骤2-3中,所述干燥温度为50~70℃;优选地,步骤2-3中,干燥前还包括将步骤2-2得到的体系降至室温,然后离心分离。离心分离是除去水溶液;用溶剂ii清洗离心分离后得到的固体,清洗固体表面的杂质。
所述溶剂ii包括无水乙醇和蒸馏水,先用无水乙醇洗,然后用蒸馏水洗。
在进一步优选的实施方式中,所述干燥温度为60℃,干燥时间为24h。
本发明人发现,干燥温度为60℃,干燥时间为24h,所得到的复合光催化剂cnb-cdla2s4性能较好。
用本发明提供的方法制得复合光催化剂cnb-cdla2s4,其xrd图中,在13.4°、17.66°、23°、24.35°、26.48°、28.02°、30.45°、35.86°、42.94°、43.94°、46.78°、50.02°、53.46°、57.18°、60.88°、63.14°、68.06°、70.92°出现衍射峰。cnb-cdla2s4复合光催化剂既有cnb的衍射峰又有cdla2s4的衍射峰,说明cnb-cdla2s4复合光催化剂中cnb与cdla2s4两相共存。
其tem图中,80%cnb-cdla2s4的复合催化剂中的cdla2s4纳米颗粒分散在cnb片层的表面。
根据本发明的第三方面,提供上述第一方面所述复合光催化剂或根据第二方面所述制备方法制备的复合光催化剂的用途,其用于降解污染废水,优选用于降解含酚类的废水。
本发明中以2-萘酚(水体中的一种主要酚类污染物)为光催化反应的模型化合物;本发明提供的复合光催化剂,在可见光照射4h下,对于2-萘酚的降解率可达85.2%。
本发明人认为,这可能是因为两种能带结构相匹配的半导体进行复合之后,可以让光生载流子在不同能级之间进行传递和分离,从而延长载流子的寿命,从而提高光催化反应活性。
而从紫外-可见光谱图可以看出,与硼掺杂石墨相氮化碳cnb5相比,cnb-cdla2s4复合光催化剂在400-800nm可见光区域吸收强度明显增强,吸收波也向长波方向移动,说明了硼掺杂石墨相氮化碳cnb与cdla2s4可能发生了协同作用,从而增大了光吸收范围和光吸收强度,使cnb-cdla2s4复合光催化剂能够更加有效地利用可见光,从而有利于增强光催化活性。
根据本发明提供的一种复合光催化剂cnb-cdla2s4及其制备和应用,具有以下有益效果:
(1)本发明提供的复合光催化剂能够用于治理污染废水,优选用于光降解酚类废水;
(2)本发明提供的复合光催化剂光催化活性高,在可见光照射4h下,对2-萘酚的光催化降解率可达85.2%;
(3)本发明提供的复合光催化剂成本低、原料来源广泛、绿色环保;
(4)本发明提供的复合光催化剂的制备方法操作简单,有利于工业化推广。
实施例
硼掺杂的石墨相氮化碳(g-c3n4b)的制备:
取10g尿素分别和0.005g、0.010g、0.015g的四苯硼酸钠在20ml蒸馏水中混合均匀、搅拌;
之后在80℃水浴下将水蒸干;
然后将蒸干后的固体放入坩埚中,在马弗炉中550℃煅烧2h,冷却至室温,研磨后,分别获得硼掺杂的石墨相氮化碳(g-c3n4b)样品,分别标记为cnb5、cnb10、cnb15。
实施例1
取0.5949gcd(no3)2·4h2o、1.6700gla(no3)3·6h2o和1.4200g硫脲加入到含有70ml去离子水的烧杯中,加入0.2500g硼掺杂的石墨相氮化碳cnb5,继续搅拌2h,直到形成牛奶状悬浊液;
然后将上述悬浊液置于反应釜中160℃下反应72h;
冷却至室温,离心分离,并用少量无水乙醇和蒸馏水分别洗涤固体产物后,在60℃恒温干燥24h,室温研磨后,获得复合光催化剂,记为25%cnb-cdla2s4。
实施例2
本实施例与实施例1所用方法相同,区别仅在于所用硼掺杂石墨相氮化碳cnb5的质量不同,本实施例中所用硼掺杂的石墨相氮化碳cnb5为0.5000g;得到的复合光催化剂产品记为50%cnb-cdla2s4。
实施例3
本实施例与实施例1所用方法相同,区别仅在于所用硼掺杂石墨相氮化碳cnb5的质量不同,本实施例中所用硼掺杂的石墨相氮化碳cnb5为0.7500g;得到的复合光催化剂产品记为75%cnb-cdla2s4。
实施例4
本实施例与实施例1所用方法相同,区别仅在于所用硼掺杂石墨相氮化碳cnb5的质量不同,本实施例中所用硼掺杂的石墨相氮化碳cnb5为0.8000g;得到的复合光催化剂产品记为80%cnb-cdla2s4。
对比例
对比例1g-c3n4的制备
取10g尿素在20ml蒸馏水中搅拌均匀;
之后在80℃水浴下将水蒸干;
然后将蒸干后的固体放入坩埚中,在马弗炉中550℃煅烧2h,冷却至室温,研磨后,获得石墨相氮化碳(g-c3n4)样品,标记为cn。
对比例2cdla2s4的制备
取0.5949gcd(no3)2·4h2o、1.6700gla(no3)3·6h2o和1.4200g硫脲加入到含有70ml去离子水的烧杯中,继续搅拌2h;
然后将上述体系置于反应釜中160℃下反应72h;
冷却至室温,离心分离,并用少量无水乙醇和蒸馏水分别洗涤固体产物后,在60℃恒温干燥24h,室温研磨后,获得多金属硫化物,记为cdla2s4。
实验例
实验例1样品的xrd分析
测定对比例1~2、cnb系列催化剂以及实施例1~4的cnb-cdla2s4系列催化剂样品的xrd谱图,分别将样品压成薄片(只需中央覆盖即可),压好后,用xd-3衍射仪进行扫描图谱,为节约时间且获得很好的扫描结果,扫描速度的参数设置为8deg/min,扫描范围10-80°,结果如图1,图2所示。
图1为cn,cnb5,cnb10,cnb15的xrd图;
图2中,(a)cdla2s4;(b)25%cnb-cdla2s4;(c)50%cnb-cdla2s4;(d)75%cnb-cdla2s4;(e)80%cnb-cdla2s4;(f)cnb5;
由图1可以看出,所有样品都存在两个特征衍射峰。在这两个衍射峰中,2θ=13.4°对应cn(100)晶面的特征峰,2θ=27.3°对应cn(002)晶面的特征峰。从图1还可知:随着四苯基硼酸钠量的增加,cn的(100)、(002)晶面产生的特征峰没有发生角度偏移现象且没有新峰产生,说明硼掺杂cn后没有导致cn晶格发生变化。
从图2可知,对于cnb催化剂样品,当衍射角2θ=13.4°、23°时的衍射峰分别对应于(100)、(002)晶面衍射。对于cdla2s4催化剂样品,当衍射角2θ=17.66°、24.35°、26.48°、28.02°、30.45°、35.86°、42.94°、43.94°、46.78°、50.02°、53.46°、57.18°、60.88°、63.14°、68.06°、70.92°时的衍射峰分别对应于(100)、(120)、(121)、(220)、(300)、(222)、(401)、(303)、(420)、(421)、(422)、(501)、(521)、(522)、(531)、(602)、(533)晶面,所有出现的衍射峰位置均能与cdla2s4的标准卡片相符合;
所有cnb-cdla2s4复合光催化剂样品中,在衍射角2θ=26.48°对应于cdla2s4的晶面(220)。cnb-cdla2s4复合光催化剂既有cnb的衍射峰又有cdla2s4的衍射峰,说明cnb-cdla2s4复合光催化剂中cnb与cdla2s4两相共存。
实验例2样品的紫外-可见漫反射光谱分析
测定对比例2、cnb5以及实施例1~4产品的紫外-可见漫反射光谱,样品放入样品池中,用压片器将表面压平,先用空白参比进行校对,然后利用紫外-可见漫反射光谱仪对各催化剂样品进行表征,扫描波长250-800nm。结果如图3所示。
图3中,(a)cdla2s4;(b)25%cnb-cdla2s4;(c)50%cnb-cdla2s4;(d)75%cnb-cdla2s4;(e)80%cnb-cdla2s4;(f)cnb5。
从图3可以看出,cnb的吸收波位于460nm处左右,它只能吸收波长460nm以下的光,因此对可见光的利用率相对较低。与cnb5相比,cnb-cdla2s4复合光催化剂在400-800nm可见光区域吸收强度明显增强,吸收波也向长波方向移动,说明了cnb与cdla2s4可能发生了协同作用,从而增大了光吸收范围和光吸收强度,使cnb-cdla2s4复合光催化剂能够更加有效地利用可见光,从而有利于增强光催化活性。
实验例3样品的光致发光光谱分析
测定cn,cnb5,cnb10,cnb15的光致发光光谱,结果如图4所示。
从图4可知,所有样品约在450nm处显示出强烈的发射峰,荧光强度为cnb15>cnb10>cn>cnb5,表明cnb5中光生电子-空穴对的复合程度最低,电子-空穴对的分离程度最大。因此cnb5的活性最高。因此,在做复合光催化剂时,选用了cnb5为硼掺杂石墨相氮化碳部分与多金属硫化物复合。
实验例4样品的红外光谱分析
测定cn,cnb5,cnb10,cnb15以及对比例2、实施例1~4产品的傅里叶变换红外谱图,结果如图5和图6所示。
图5为cn,cnb5,cnb10,cnb15的傅里叶变换红外谱图;
图6为(a)cdla2s4;(b)25%cnb-cdla2s4;(c)50%cnb-cdla2s4;(d)75%cnb-cdla2s4;(e)80%cnb-cdla2s4;(f)cnb5。
从图5可知,在3100-3500cm-1处较宽的吸收峰是-nh-的伸缩振动模式。其中在1240-1640cm-1区域内的吸收峰:1240、1320、1400、1430、1570和1640cm-1对应的则是氮化碳芳香-c-n-伸展振动模式和-c=n-伸缩振动模式,其中810cm-1处的吸收峰是3-s-三嗪环的弯曲振动模式。
由图5还可知,cn和cnb红外谱图基本一致,这表明cnb与cn在官能团的结构及组成上是一致的。
由图6可知,3100-3500cm-1处较宽的吸收峰是-nh-的伸缩振动模式,其中1240、1320、1400、1430、1570和1640cm-1相应的吸收峰则是氮化碳芳香c-n伸展振动模式和c=n伸缩振动模式,其中810cm-1处吸收峰是c-n-c的弯曲振动模式。对于纯cdla2s4,在1610cm-1和3420cm-1的峰值与cdla2s4表面的氢氧根离子有关。
从图6还可知,cnb-cdla2s4复合光催化剂既有cnb的特征峰,又有cdla2s4的特征峰,说明了cnb-cdla2s4复合光催化剂是由cnb和cdla2s4两相组成的,与xrd的检测结果相一致。
实验例5样品的tem和hr-tem分析
测定对比例2、实施例1~4制得的产品的tem(透射电镜)分析,采用cm200-feg型透射电镜(tem,加速电压200kv,philips公司),结果如图7。只有d采用hr-tem,目的是要看到半导体的晶格条纹。
图7中,(a)cdla2s4;(b)cnb5;(c)25%cnb-cdla2s4;(d)80%cnb-cdla2s4。
如图7(a)所示,cdla2s4主要表现为球形;在图7(b)中,显示了cnb5为二维层状多孔结构;从图7(c)的80%cnb-cdla2s4的复合催化剂可以看出,cdla2s4纳米颗粒分散在cnb片层的表面;图7(d)的80%cnb-cdla2s4复合催化剂的hr-tem图像显示了cdla2s4的晶格条纹,其晶面间距为d=0.293nm,对应于cdla2s4的(300)晶面。
实验例6样品的催化活性分析
测定cn,cnb5,cnb10,cnb15以及对比例2、实施例1~4产品的光催化活性。
将各取100mg催化剂样品,投入到2-萘酚溶液(50ml、2×10-5mol/l)中,暗态吸附1h后,开启500w氙灯(λ>400nm)照射,每隔一定时间取4ml悬浊液,离心去除催化剂,用紫外-可见光谱仪测定溶液中有机物的吸收光谱变化趋势,并以降解率评价催化剂的性能。
根据降解率的计算公式w(%)=(a0-at)/a0×100%计算降解率,根据所得降解率绘制出不同催化剂样品的可见光活性图。结果如图8、图9所示。
图8中,(a)blank(即空白实验),(b)cn,(c)cnb15,(d)cnb10,(e)cnb5;
图9中,(a)cdla2s4;(b)25%cnb-cdla2s4;(c)50%cnb-cdla2s4;(d)75%cnb-cdla2s4;(e)80%cnb-cdla2s4;(f)cnb5。
从图8可以看出,暗反应2-萘酚几乎不降解,cnb5明显比其它催化剂降解效果好,且活性顺序为:e>d>c>b>a,在优化条件下,可见光照射4h,cnb5光催化降解2-萘酚的降解率达到58.9%。
从图9可以看出,暗反应2-萘酚几乎不降解;cnb-cdla2s4复合催化剂明显比cnb5和cdla2s4催化剂降解效果好;随cnb质量百分含量的增加,cnb-cdla2s4复合催化剂的活性先增大后减小,其中cnb质量百分含量为75%时,75%cnb-cdla2s4复合催化剂的活性最高。而且,75%cnb-cdla2s4复合光催化剂在光催化反应4h后,75%cnb-cdla2s4光催化降解2-萘酚药物的降解率达到85.2%。这种优异性能或许归因于适量的cnb促进了复合光催化剂cnb-cdla2s4光生电子-空穴对的有效分离,增强了其对可见光的利用率。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
1.一种复合光催化剂,其特征在于,其包括硼掺杂石墨相氮化碳和金属硫化物。
2.根据权利要求1所述的复合光催化剂,其特征在于,所述金属硫化物为单金属硫化物或多金属硫化物,优选为多金属硫化物。
3.根据权利要求2所述的复合光催化剂,其特征在于,所述多金属硫化物中的金属元素为镉、镧、铽、铕、铈、钐、镝中的两种,优选为镉和镧。
4.根据权利要求3所述的复合光催化剂,其特征在于,所述复合光催化剂为cnb-cdla2s4,优选其xrd图中,在13.4°、17.66°、23°、24.35°、26.48°、28.02°、30.45°、35.86°、42.94°、43.94°、46.78°、50.02°、53.46°、57.18°、60.88°、63.14°、68.06°、70.92°出现衍射峰,更优选cdla2s4以纳米颗粒分散在cnb片层的表面。
5.一种制备复合光催化剂的方法,优选用于制备权利要求1至4之一所述的复合光催化剂,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1,制备硼掺杂石墨相氮化碳;
步骤2,制备复合光催化剂。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤1中包括以下步骤:
步骤1-1,将碳氮源和硼源溶于溶剂分散均匀;
步骤1-2,去除步骤1-1体系中的溶剂;
步骤1-3,煅烧,后处理,得到硼掺杂石墨相氮化碳。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤1-1中,所述碳氮源选自三聚氰胺、单氰胺、尿素;所述硼源选自氧化硼、硼酸、四苯基硼酸钠;所述溶剂选自蒸馏水、去离子水、纯净水;
步骤1-2中,去除溶剂的温度为70~90℃;
步骤1-3中,所述煅烧温度为450~650℃,所述后处理包括降至室温,研磨。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤2中包括以下步骤:
步骤2-1,将原料溶于分散剂中混合均匀;
步骤2-2,保温反应;
步骤2-3,干燥,即得到最终产品。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,步骤2-1中,所述原料包括金属硝酸盐、硫源,以及硼掺杂石墨相氮化碳;所述分散剂为水,优选为蒸馏水、纯净水、去离子水;
步骤2-2中,保温反应的温度为140~180℃;
步骤2-3中,所述干燥温度为50~70℃;
优选地,
步骤2-1中,所述金属硝酸盐选自硝酸镉、硝酸镧、硝酸铽、硝酸铕、硝酸铈、硝酸钐、硝酸镝中的两种;所述硫源选自硫脲、硫氰酸铵、硝硫氰胺;
步骤2-3中,干燥前还包括将步骤2-2得到的体系降至室温,然后离心分离,用溶剂ii清洗。
10.根据权利要求1至4之一所述的复合光催化剂或根据权利要求5至9之一所述的方法制备的复合光催化剂的用途,其特征在于,其用于降解污染废水,优选用于降解含酚类的废水。
技术总结