本發(fā)明涉及光催化材料，具體是一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化和城市化進程的不斷加速，環(huán)境污染問題日益突出，尤其是水中有機污染物的處理，更是亟待解決的難題。光催化技術(shù)因其環(huán)境友好和高效等優(yōu)點在有機污染物治理領域具有廣闊的應用前景，但現(xiàn)有的光催化材料因其自身性質(zhì)的局限性，其光催化效率仍有待進一步提升，其中多種材料構(gòu)成的復合催化體系備受矚目。復合催化體系不僅綜合了單一催化劑的優(yōu)點，而且在提升光生成電子-空穴對的分離效率和光吸收能力方面獨具優(yōu)勢，聚焦于cu2o-sno2/g-c3n4復合催化體系的制備及其光催化性能的深入研究，旨在開發(fā)一種高效、穩(wěn)定且可循環(huán)使用的光催化體系，為有機污染物的光催化處理提供有力支持。

2、制備光催化復合材料能夠很好地改進單一半導體光催化材料的不足，并提升材料對可見光的響應、光生載流子的分離和促進載流子的遷移。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，cu2o、sno2、g-c3n4這三種材料通過構(gòu)建z-scheme和p-n結(jié)的雙重作用機制，從而有效提高光催化性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，具體包括有以下步驟：

4、s1、碳氮前驅(qū)體粉料經(jīng)過焙燒處理后得到g-c3n4粉末；

5、s2、向去離子水中加入g-c3n4粉末、氧化錫粉末、表面活性劑和銅源后，攪拌混合均勻，得到混合溶液，g-c3n4粉末和氧化錫粉末的質(zhì)量比為0.5～1.5:1，然后逐滴向混合溶液中加入氫氧化鈉溶液，混合溶液中逐漸出現(xiàn)藍色絮狀物，氫氧化鈉溶液滴加完后，再加入抗壞血酸，得到混合液；

6、s3、將混合液進行水熱反應，水熱反應的溫度為100～190℃、時間為7～14h，水熱反應完成后，將反應液冷卻至常溫，再經(jīng)過離心分離得到沉淀物，沉淀物依次經(jīng)過洗滌、干燥和研磨后，得到最終產(chǎn)物，即cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料。

7、所述的碳氮前驅(qū)體粉料為三聚氰胺、尿素、單氰胺、雙氰胺和硫脲中的至少一種，碳氮前驅(qū)體粉料焙燒處理的溫度為500～750℃，焙燒處理的保溫時間為3～5h。

8、所述的氧化錫粉末的制備方法具體為:將錫源溶入去離子水中得到錫離子前驅(qū)體液，將氫氧化鈉溶液逐滴加入錫離子前驅(qū)體液中得到錫前驅(qū)體混合液，然后將錫前驅(qū)體混合液進行水熱處理，水熱處理的溫度為100～190℃、時間為10～18h，然后水熱處理完成的懸濁液冷卻至常溫，再經(jīng)過離心分離得到漿體狀的白色沉淀物質(zhì)，最后白色沉淀物質(zhì)依次經(jīng)過洗滌、干燥和研磨后，得到氧化錫粉末。

9、所述的錫源為na2sno3、sncl4·5h2o、sncl4·2h2o和sno中的其中一種；所述的錫前驅(qū)體混合液中，錫源與氫氧化鈉溶液中氫氧化鈉的質(zhì)量比為1：0.5～1；所述的白色沉淀物質(zhì)的干燥溫度為50～80℃、時間為4～8h。

10、所述的錫源為sncl4·5h2o。

11、所述的銅源為cucl2·2h2o，所述的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。

12、所述的混合液中，銅源中的銅離子、表面活性劑、氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉、抗壞血酸的摩爾比為1:0.5～3:5～10:0.25～1。

13、所述的步驟s3中，沉淀物的干燥的溫度為50～80℃、時間為4～8h。

14、所述的cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料用于降解水中的高分子污染物，所述的高分子污染物為甲基橙。

15、本發(fā)明的優(yōu)點：

16、(1)本發(fā)明通過錫源制備得到氧化錫粉末，隨后與g-c3n4粉末直接混合后進行水熱反應，此工藝節(jié)省時間，步驟簡單，降解有機物效果更高、原料低廉，制備成本低，且本發(fā)明制得的三元復合光催化材料的光催化活性相比于sno2/g-c3n4二元復合光催化材料的光催化活性提升了60.36倍、是cu2o-sno2光催化活性的1.88倍、是cu2o/g-c3n4光催化活性的1.02倍。

17、(2)、本發(fā)明制得的cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料中，cu2o和sno2耦合，形成p-n異質(zhì)結(jié)，從而提高電子-空穴分離效率和光催化活性，sno2和g-c3n4偶聯(lián)形成z-scheme異質(zhì)結(jié)，大幅度提升光催化材料的催化性能，即通過cu2o、sno2、g-c3n4這三種材料構(gòu)建的p-n結(jié)和z-scheme的雙重作用機制，能有效抑制cu2o的光自分解，提高光催化性能；本發(fā)明制得的三元復合光催化材料在110分鐘內(nèi)降解甲基橙水污染物的比例可達96.58％；在持續(xù)三次循環(huán)利用之后，降解率依舊保持在90.04％，證明了該三元復合光催化材料具有良好的重復利用性能。

技術(shù)特征：

1.一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，其特征在于：具體包括有以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，其特征在于：所述的碳氮前驅(qū)體粉料為三聚氰胺、尿素、單氰胺、雙氰胺和硫脲中的至少一種，碳氮前驅(qū)體粉料焙燒處理的溫度為500～750℃，焙燒處理的保溫時間為3～5h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，其特征在于：所述的氧化錫粉末的制備方法具體為:將錫源溶入去離子水中得到錫離子前驅(qū)體液，將氫氧化鈉溶液逐滴加入錫離子前驅(qū)體液中得到錫前驅(qū)體混合液，然后將錫前驅(qū)體混合液進行水熱處理，水熱處理的溫度為100～190℃、時間為10～18h，然后水熱處理完成的懸濁液冷卻至常溫，再經(jīng)過離心分離得到漿體狀的白色沉淀物質(zhì)，最后白色沉淀物質(zhì)依次經(jīng)過洗滌、干燥和研磨后，得到氧化錫粉末。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，其特征在于：所述的錫源為na2sno3、sncl4·5h2o、sncl4·2h2o和sno中的其中一種；所述的錫前驅(qū)體混合液中，錫源與氫氧化鈉溶液中氫氧化鈉的質(zhì)量比為1：0.5～1；所述的白色沉淀物質(zhì)的干燥溫度為50～80℃、時間為4～8h。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，其特征在于：所述的錫源為sncl4·5h2o。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，其特征在于：所述的銅源為cucl2·2h2o，所述的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，其特征在于：所述的混合液中，銅源中的銅離子、表面活性劑、氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉、抗壞血酸的摩爾比為1:0.5～3:5～10:0.25～1。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的制備方法，其特征在于：所述的步驟s3中，沉淀物的干燥的溫度為50～80℃、時間為4～8h。

9.一種cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料的應用，其特征在于：所述的cu2o-sno2/g-c3n4三元復合光催化材料用于降解水中的高分子污染物，所述的高分子污染物為甲基橙。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種Cu<subgt;2</subgt;O?SnO<subgt;2</subgt;/g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;三元復合光催化材料的制備方法及應用，首先碳氮前驅(qū)體粉料經(jīng)過焙燒處理后得到g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;粉末，然后將g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;粉末、氧化錫粉末、表面活性劑、銅源和去離子水混合均勻后，得混合溶液，再逐滴向混合溶液中加入氫氧化鈉溶液，再加入抗壞血酸，得到混合液，混合液進行水熱反應后，冷卻至常溫，最后經(jīng)過離心分離、洗滌、干燥和研磨后，得到Cu<subgt;2</subgt;O?SnO<subgt;2</subgt;/g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;三元復合光催化材料。本發(fā)明通過將Cu<subgt;2</subgt;O、SnO<subgt;2</subgt;、g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;三種材料構(gòu)建Z?scheme和p?n結(jié)的雙重作用機制，從而有效提高光催化性能。

技術(shù)研發(fā)人員：海子彬,韓經(jīng)緯,余灝,薛夢瑤,方春霞
受保護的技術(shù)使用者：安徽省生態(tài)環(huán)境科學研究院（安徽省生態(tài)環(huán)境規(guī)劃院、安徽省生態(tài)環(huán)境工程咨詢設計院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2