[01349785]一种钾掺杂介孔g-C3N4光催化材料在降解有机染料废水中的应用

1、课题来源与背景：本发明的课题来源是国家重点实验室开放课题“介孔BiFeO3担载FeOOH纳米纳米粒子的可见光催化性能研究”。我国目前每年需要排放大量的有机染料废水,它们的可生化性较差,且大多具有致癌作用,危机人类的身体健康。此外,常用的生物处理技术很难将其去除,甚至这些毒性物质的引入还能引起微生物中毒。因此,有机染料废水的治理势在必行。g-C3N4是一种具有层状结构的聚合物半导体,由于其禁带宽度较窄,在2.7eV左右,在可见光去有吸收,具有优异的化学稳定性,在光解水制氢和有机污染物降解方面有着广泛的应用前景。在对申请的开放课题研究的基础上,申请人发现由于g-C3N4的比表面积小,光生电子和空穴极易复合造成其光催化降解有机污染物的效率并不高。为了解决这个问题,相关研究人员采用掺杂或与其他半导体复合的方法,或采用调高比表面积的方法,但合成过程比较繁琐,不利于环境保护和大规模制备。本发明属于光催化材料技术领域,在提高g-C3N4的吸附能力及降解有机染料废水的能力,具体涉及一种介孔光催化材料的制备方法及其应用,特别涉及一种钾掺杂介孔g-C3N4光催化剂的制备方法及其应用。 2、技术原理及性能指标：介孔g-C3N4的制备包括如下步骤：将三聚氰胺和KI充分研磨后平铺于坩埚底部,将SBA-15均匀的分散在三聚氰胺和KI混合物的上面,然后将坩埚置于马弗炉内进行煅烧,产物经处理后即得所述钾掺杂介孔g-C3N4光催化材料。该光催化材料比表面积大使得反应活性位点怎多,钾掺杂后可有效抑制光生电子和空穴的复合,表现出更优异的光催化性能。本发明钾掺杂介孔g-C3N4光催化材料可降解有机染料废水,在60分钟能降解80%以上的目标降解物,显示了优异的光催化性能。 3、技术的创造性与先进性：与现有技术比较,本发明具有如下的创造性和先进性：a.本发明采用化学气相沉积法一步制备,制备过程简单,有利于环境保护和大规模应用;b.本发明中钾掺杂介孔g-C3N4光催化材料比表面积大使得比表面积增大,反应活性位点增多,钾掺杂后可有效抑制光生电子和空穴的复合,表现出更优异的光催化性能;c.本发明钾掺杂介孔g-C3N4光催化材料可降解有机染料废水,该光催化材料在60min能降解80%以上的目标降解物,显示了优异的光催化性能。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性：该技术经过近两年的探索研究,在对钾掺杂介孔g-C3N4光催化材料制备探索、表征分析、光催化性能测试的基础上,又进行了实验室的适当放大研究,课题组结合存在的问题,又分别作了局部单元改进,技术已经成熟,可以进行工业化大生产。 本发明主要应用于光催化降解有机染料废水降解领域,此方法安全可靠。 5、应用情况及存在的问题：本发明中使用的模板SBA-15虽然效果很好,但是成本相对较高,如能选用其它价格低廉的多孔材料做模板可大大降低成本。