一种原位剥离制备C3N4/TiO2(B)微米花复合催化剂的方法及应用

一种原位剥离制备c3n4/tio2(b)微米花复合催化剂的方法及应用
技术领域
1.本发明属于纳米复合材料和光催化技术领域，特别涉及一种原位剥离制备c3n4/tio2(b) 微米花复合催化剂的方法及应用。


背景技术：

2.二氧化钛光催化剂具有优异的光催化氧化性能，能够光催化醇生成醛，是一条高效、对环境友好的方法。然而，由于二氧化钛对可见光的利用率很低。c3n4能带小，能够很好的吸收可见光，然而，由于固体c3n4的光生电子和空穴的分离效率低。将固体c3n4剥离成薄片能够有效提升催化性能，目前报道的c3n4/tio2(b)催化剂主要利用两步法，即c3n4剥离和c3n4和tio2复合，工艺复杂，光催化效率低。


技术实现要素：

3.为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
4.一种水热法原位剥离和组装制备c3n4/tio2(b)微米花复合催化剂，采用一步水热法完成了固体c3n4原位剥离、沉积以及自组装制备c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂；所述固体c3n4原位剥离成c3n4纳米片后沉积到tio2(b)纳米片的表面形成了异质结面。
5.进一步地，所述催化剂中c3n4和tio2(b)二者的质量比为0.1:2-0.3:2。
6.进一步地，固体c3n4在乙二醇溶液能够被剥离成c3n4纳米片，并原位沉积在tio2(b) 纳米片的表面，随后自组装生成c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂，具体的是在水热条件下，以固体c3n4、三氯化钛与乙二醇为反应物，采用一步水热法完成。
7.一种c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.将固体c3n4加入到乙二醇溶液中，在搅拌下加入ticl3和水，搅拌后恒温，冷却、水洗、离心、干燥，制得c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂。
9.进一步地，所述固体c3n4与ticl3质量比0.1:4-0.3:4；乙二醇和水体积比60:1-15:1。
10.进一步地，所述恒温时水热温度为160～200℃，恒温时间3～20h，所述干燥的温度为 60-100℃，干燥时间为6-12h。
11.本发明提供了前述制备方法制备得到的催化剂。
12.本发明提供了前述催化剂在苯甲醇制苯甲醛中的应用。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果：
14.本发明以固体c3n4、三氯化钛与乙二醇为反应物，采用水热法合成了c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂。固体c3n4在乙二醇溶液中被原位剥离生成二维c3n4纳米片，沉积在 tio2(b)纳米片的表面，随后，自组装生成c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂。c3n4/tio2(b) 微米花复合催化剂在光催化氧化醇制备醛反应中表现了优异的光催化活性。在可
(b) 纳米片和c3n4纳米片有效形成了异质结复合催化剂。
37.从图4可以看出，反应时间的增加，所合成的催化剂的转化率逐渐升高。c3n4/tio2(b)异质结复合催化剂比tio2(b)和c3n4纳米片表现出增强的反应活性。反应4h，单独的tio2(b)仅达到2.7％,c3n4达到18％，而复合催化剂苯甲醇的转化率可达100％，苯甲醛的的选择性高达 100％。
38.对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。


技术特征：
1.一种水热法原位剥离和组装制备c3n4/tio2(b)微米花复合催化剂，其特征在于，采用一步水热法完成了固体c3n4原位剥离、沉积以及自组装制备c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂；所述固体c3n4原位剥离成c3n4纳米片后沉积到tio2(b)纳米片的表面形成了异质结面。2.一种水热法原位剥离和组装制备c3n4/tio2(b)微米花复合催化剂，其特征在于，所述催化剂中c3n4和tio2(b)二者的质量比为0.1:2-0.3:2。3.一种c3n4/tio2(b)微米花复合催化剂制备方法，其特征在于，固体c3n4在乙二醇溶液能够被剥离成c3n4纳米片，并原位沉积在tio2(b)纳米片的表面，随后自组装生成c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂，具体的是在水热条件下，以固体c3n4、三氯化钛与乙二醇为反应物，采用一步水热法完成。4.根据权利要求2所述的一种c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将固体c3n4加入到乙二醇溶液中，在搅拌下加入ticl3和水，搅拌后恒温，冷却、水洗、离心、干燥，制得c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂。5.根据权利要求3所述的一种c3n4/tio2(b)微米花异质结复合催化剂制备方法，其特征在于，所述固体c3n4与ticl3质量比0.1:4-0.3:4；乙二醇和水体积比60:1-15:1。6.根据权利要求3所述的一种c3n
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tio2(b)微米花异质结复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述恒温时水热温度为160～200℃，恒温时间3～20h，所述干燥的温度为60-100℃，干燥时间为6-12h。7.权利要求3-6任一项所述制备方法制备得到的催化剂。8.权利要求7所述催化剂在苯甲醇制苯甲醛中的应用。

技术总结
本发明公开了一种水热法原位剥离和组装制备C3N4/TiO2(B)微米花的制备方法及应用。本发明将固体C3N4、三氯化钛与乙二醇混合，采用水热法合成了C3N4/TiO2(B)微米花异质结复合催化剂。固体C3N4在乙二醇溶液中被原位剥离生成二维C3N4纳米片，沉积在TiO2(B)纳米片的表面，随后，自组装生成C3N4/TiO2(B)微米花异质结复合催化剂。C3N4/TiO2(B)微米花复合催化剂在光催化氧化醇制备醛反应中表现了优异的光催化活性。在可见光照射下，其苯甲醇的转化了为100％，苯甲醛的选择性可达100％。本发明可控合成了C3N4/TiO2(B)微米花异质结复合催化剂，利用C3N4纳米片和TiO2(B)纳米片形成的异质结面，提升了光催化氧化醇制备醛的反应性能。提升了光催化氧化醇制备醛的反应性能。


技术研发人员：史全全 李金梅 丁洪晶
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：2022.01.20
技术公布日：2022/5/6