一种g-C3N4/蛭石/TiO2三元复合材料的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域。具体地说是一种g-C

背景技术

随着印染技术的飞速发展，不仅提高了人们的生活质量，也造成了严重的水污染。但是，各种染料随染料废水排放到环境中，对人类和动物的健康构成极大威胁。TiO

蛭石是一种天然、无机，无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。高温下急剧膨胀后蛭石具有孔道特性和化学活性，结构变得疏松具有热效脱硫除尘作用；化学稳定性强，不易溶于水，pH显示中性；且具备安全环保条件。通过蛭石负载TiO

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种g-C

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种g-C

S1：将预膨胀蛭石进行预处理得到预处理蛭石；

S2：将预处理蛭石进行改性后得到改性预膨胀蛭石；

S3：g-C

S4：g-C

进一步的，在步骤S1中：预膨胀蛭石经细碎后加入到蒸馏水中，搅拌，自然沉降后取上层蛭石悬浮液，离心洗涤后烘干备用。

进一步的，在步骤S1中：将细碎后的预膨胀蛭石加入10倍体积量的蒸馏水强力搅拌30min，搅拌转速为700—1000r/min，自然沉降时间为10-30min；烘干温度为80℃、烘干时间为12-24h。

进一步的，在步骤S2中：将步骤S1得到预处理蛭石加入到盐酸中，搅拌后静置，过滤后用去离子水洗涤至洗水中性，干燥后研磨、过筛后备用。

进一步的，在步骤S2中：改性预处理蛭石与盐酸的质量体积比为1g:25mL，盐酸的浓度为6mol/L，在常温下搅拌且搅拌转速为500-600r/min，常温静置12h，干燥的温度为105℃，干燥时间为12h-24h，干燥后将改性预膨胀蛭石研磨并过100目筛后密封保存备用。

进一步的，在步骤S3中：称取预膨胀蛭石和三聚氰胺加入到去离子水中，然后在水浴锅中搅拌，过滤后干燥，将干燥后得到的混合物放入坩埚中，用锡纸紧紧包裹，加热，冷却至室温，将得到的淡黄色g-C

进一步的，在步骤S3中：称取0.5g改性预膨胀蛭石和4g三聚氰胺加入到200mL去离子水中，然后在80℃水浴锅中搅拌48h；过滤后干燥，将干燥后得到的混合物放入坩埚中，用锡纸紧紧包裹；以5℃/min的加热速率将混合物的坩埚加热到550℃保温2h；冷却至室温，将得到的淡黄色g-C

进一步的，在步骤S4中：将钛酸四丁酯溶解在无水乙醇中，室温下搅拌，然后加入尿素得溶液A；另取无水乙醇加入到蒸馏水搅拌后将得到的溶液C，向溶液C中缓慢滴加硝酸调节pH并搅拌后得到溶液D，将溶液D加入到溶液A中得溶液B；将g-C

进一步的，在步骤S4中：将5mL的钛酸四丁酯溶解在20mL无水乙醇中，室温下搅拌5min，然后加入0.35g尿素得溶液A；另取10mL无水乙醇加入1.5mL蒸馏水搅拌10min后得到的溶液C，向溶液C中缓慢滴加浓度为69wt％的硝酸调节pH＝2并搅拌40min后得到溶液D，将溶液D加入到溶液A中得溶液B；将2.5gg-C

一种g-C

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

本发明通过对蛭石进行预处理和改性，最终获得酸性改性蛭石作为g-C

本发明通过简单的两步法合成了g-C

本发明弥补了TiO

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图2为本发明的机理示意图。

图3为g-C

图4为g-C

图5为g-C

图6为g-C

图7为g-C

图8为g-C

图9为g-C

图10为g-C

图11为不同TiO

图12为g-C

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种g-C

S1：将预膨胀蛭石进行预处理得到预处理蛭石：预膨胀蛭石经细碎并过100目筛后取加入到容器中，加入10倍体积量的蒸馏水强力搅拌30min，之后自然沉降10min-30min，取上层蛭石悬浮液得到蛭石精矿，离心洗涤，重复多次,将洗涤后的蛭石精矿在80℃下烘干，烘干时间为12-24h，研细后得到蛭石精矿精粉密封保存备用；本步骤中将预膨胀蛭石在蒸馏水中强力搅拌的目的是使预膨胀蛭石原料中的杂质与蛭石达到分离的状态，一般采用机械搅拌器进行搅拌，一般要求转速至少达到700-1000r/min，强力搅拌时间为30min左右，时间太短不利于蛭石分离，时间过长上层的悬浊液会沉降，影响蛭石精矿的产率；预膨胀蛭石强力搅拌分离后上层蛭石悬浮液中为微小的蛭石，下层主要为黏土等；其中，预膨胀蛭石的原料为市售的预膨胀蛭石成品，本步骤以预膨胀蛭石为原料目利用预膨胀蛭石中的片状结构作为催化剂搭载的载体；

S2：将预处理蛭石进行改性后得到改性预膨胀蛭石：取蛭石精矿精粉，按照固液比1g:25mL加入到6mol/L的盐酸溶液中，在常温下磁力搅拌3h，常温静置12h，静置是为了除去物质中水分；之后用去离子水洗涤至中性，105℃干燥12h-24h后研磨过100目筛，过筛后的粉末记为改性预膨胀蛭石，将改性预膨胀蛭石密封保存备用；

该步骤中，蛭石精矿精粉用盐酸浸泡后，蛭石晶片破裂，形成多孔，蛭石表面电性增强、吸附面积增大、颗粒通道内的杂质被溶出，但是盐酸浓度较低时，膨胀蛭石层间无机杂质溶出不充分，也不足以将结构八面体中的阳离子浸出，比表面积提高较小，所以吸附量也较小；浓度过高的盐酸对膨胀蛭石有较强的破坏作用，改变其层状结构，孔隙减少，所以盐酸改性蛭石对F

S3：g-C

S4：g-C

图2为本发明的机理示意图，图3为g-C

进一步的，在步骤S2中，改性预膨胀蛭石与三聚氰胺的质量比为1:8，改性预膨胀蛭石与三聚氰胺添加到去离子水中后将其80℃水浴搅拌48h，之后干燥并将得到的混合物放入坩埚中，并用锡纸紧紧包裹，以5℃/min的加热速率将装有混合物的坩埚加热到550℃、并保温2h。

进一步的，在步骤S3中，配制溶液A时，钛酸四丁酯、无水乙醇与尿素的用量比为1mL：4mL：0.07g；配制溶液B时，无水乙醇与蒸馏水的体积比为10：1.5；将g-C

本发明还提出了一种g-C

进一步的，所述g-C

实验例

所述g-C

S1：将预膨胀蛭石进行预处理得到预处理蛭石：蛭石经细碎后取加入到1000mL烧杯中，加入10倍的蒸馏水强力搅拌30min，自然沉降10min，取上层蛭石悬浮液，离心洗涤，重复多次,将洗涤后的蛭石精矿置于干燥烧杯中80℃下烘干，研细后得到蛭石精矿精粉密封保存备用；

S2：将预处理蛭石进行改性后得到改性预膨胀蛭石：取预处理的蛭石，按照固液比1g:25mL加入到6mol/L的盐酸溶液中，在常温下磁力搅拌3h，常温静置12h；用去离子水洗涤至中性，放置于干燥箱内105℃干燥12h后研磨过100目筛进行干燥后研磨筛，将过筛后的粉末置于干燥箱中密封保存备用；

S3：g-C

S4：g-C

其中，TiO

石墨氮化碳(g-C

本发明通过简单的两步法合成了g-C

本发明的g-C

对比例

为了说明本申请制备的三元复合材料的制备效果，设置有三组对比例并在进行不同的测试，三组对比例的说明如下：

对比例一：利用热分解法制备g-C

对比例二：本对比例二与具体实施例一的区别是没有加入TiO

对比例三：先制备蛭石/TiO

由具体实施例一所制备的g-C

(一)X射线衍射(XRD)检测

图4为g-C

(二)傅里叶红外光谱(FTIP)测试

图5为g-C

(三)紫外-可见漫反射光谱分析

图6用紫外-可见漫反射光谱分析催化剂的光电化学性质，得到的不同催化剂的UV-VisDRS光谱。由图6可知g-C

(四)N

图7为利用N

(五)X射线光电子能谱(XPS)测试

通过XPS分析了所制备材料的元素组成和化合态，结果如图8所示。由图8可以看出，g-C

(六)瞬态光电流响应和电化学阻抗谱测试

为了深入研究复合材料的电荷载流子转移和分离效率，进行了瞬态光电流响应和电化学阻抗谱测试，由图9可知g-C

(七)降解率的重复测定

图8为通过对亚甲基蓝降解率的重复测定，检测了g-C

通过以上(一)至(七)种测试说明g-C

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。