本發明涉及半導體光催化劑,具體涉及一種la-wo3-cn納米復合材料及其制備方法與應用。
背景技術:
1、隨著工業的發展,環境問題日益嚴峻,各種持久性有機污染物排放到環境中,為傳統污染治理方法帶來巨大的挑戰。光催化作為一種新型的高級氧化方法,利用光能產生各種含氧自由基對難降解污染物進行有效降解甚至礦化,是一種綠色經濟的污染控制技術,應用前景廣闊。但是目前已開發的半導體光催化劑往往存在光利用效率低、光生載流子復合嚴重以及界面催化反應動力學速率低的問題。
2、石墨相氮化碳(g-c3n4)因具有良好的物理化學穩定性、易合成等優點被廣泛應用在光催化領域。然而,因π-π共軛電子體系使光吸收能力減弱以及光生電子-空穴對的快速重組,純g-c3n4光催化劑顯示出較低的光催化活性。
技術實現思路
1、本發明提供了一種la-wo3-cn納米復合材料及其制備方法與應用,有效解決了以純g-c3n4作為光催化劑時光催化活性不佳的技術問題,同時提供了一種比表面積大,可見光吸收能力強,抑制光生載流子復合的la-wo3-cn納米復合材料。
2、本發明的第一個目的是提供了一種la-wo3-cn納米復合材料,以石墨相氮化碳為載體,以鑭離子和三氧化鎢摻雜改性石墨相氮化碳制備而成。
3、作為一種優選的實施方式,所述la-wo3-cn納米復合材料中鑭離子的摩爾摻雜量為1%~2%,三氧化鎢的摩爾摻雜量為3%~3.3%。
4、作為一種優選的實施方式,所述鑭離子的摩爾摻雜量為2%,三氧化鎢的摩爾摻雜量為3%。
5、本發明的第二個目的是提供一種上述la-wo3-cn納米復合材料的制備方法,包括以下步驟:
6、分別制備石墨相氮化碳的醇懸浮液、三氧化鎢懸浮液和可溶性鑭鹽懸浮液,將三種懸浮液混勻,干燥,得到混合物;
7、將所述混合物升溫至380~420℃煅燒,通過熱縮聚法,使可溶性鑭鹽在高溫條件下分解,釋放出鑭離子,并與三氧化鎢摻雜入石墨相氮化碳的晶格中,得到la-wo3-cn納米復合材料
8、作為一種優選的實施方式,所述煅燒的時間為1.5~2.5h。
9、作為一種優選的實施方式,所述可溶性鑭鹽為硝酸鑭、乙酸鑭或氯化鑭。
10、作為一種優選的實施方式,所述升溫的速率為2~10℃/min。
11、作為一種優選的實施方式,所述石墨相氮化碳的醇懸浮液具體為:將石墨相氮化碳粉末分散至乙醇溶液中即得;所述三氧化鎢懸浮液具體為:將三氧化鎢粉末分散于去離子水中,并添加分散劑,攪拌均勻即得;所述可溶性鑭鹽懸浮液具體為:將可溶性鑭鹽粉末分散至去離子水中即得。
12、作為一種優選的實施方式,通過熱縮聚法,得到粗產物,將所述粗產物研磨,采用用乙醇和去離子水洗滌,過濾,干燥,得到la-wo3-cn納米復合材料。
13、本發明的第三個目的是提供一種上述la-wo3-cn納米復合材料在光催化降解有機污染物中的應用。
14、與現有技術相比,本發明的有益效果在于:
15、本發明以鑭離子和三氧化鎢摻雜改性石墨相氮化碳,制備得到了la-wo3-cn納米復合材料,增加了石墨相氮化碳表面暴露的活性位點,減小了光生電荷載流子的擴散距離。本發明通過引入稀土元素鑭增加了la-wo3-cn納米復合材料的表面親水性,改善了載流子分離和遷移效率,優化了光電轉換效率;以三氧化鎢摻雜改性石墨相氮化碳,減少了cn-wo3內部阻抗和載流子的遷移阻力,禁帶寬度減小,使la-wo3-cn納米復合材料的可見光吸收范圍變寬,提高了對光的吸收能力,從而產生更多的電子和空穴對,繼而大幅提高了la-wo3-cn納米復合材料的活性。
1.一種la-wo3-cn納米復合材料,其特征在于,以石墨相氮化碳為載體,以鑭離子和三氧化鎢摻雜改性石墨相氮化碳制備而成。
2.根據權利要求1所述的la-wo3-cn納米復合材料,其特征在于,所述la-wo3-cn納米復合材料中鑭離子的摩爾摻雜量為1%~2%,三氧化鎢的摩爾摻雜量為3%~3.3%。
3.根據權利要求2所述的la-wo3-cn納米復合材料,其特征在于,所述鑭離子的摩爾摻雜量為2%,三氧化鎢的摩爾摻雜量為3%。
4.一種權利要求1~3任一項所述的la-wo3-cn納米復合材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
5.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述煅燒的時間為1.5~2.5h。
6.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述可溶性鑭鹽為硝酸鑭、乙酸鑭或氯化鑭。
7.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述升溫的速率為2~10℃/min。
8.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,所述石墨相氮化碳的醇懸浮液具體為:將石墨相氮化碳粉末分散至乙醇溶液中即得;所述三氧化鎢懸浮液具體為:將三氧化鎢粉末分散于去離子水中,并添加分散劑,攪拌均勻即得;所述可溶性鑭鹽懸浮液具體為:將可溶性鑭鹽粉末分散至去離子水中即得。
9.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,通過熱縮聚法,得到粗產物,將所述粗產物研磨,采用乙醇和去離子水洗滌,過濾,干燥,得到la-wo3-cn納米復合材料。
10.一種權利要求1~3任一項所述的la-wo3-cn納米復合材料在光催化降解有機污染物中的應用。