高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法及应用与流程

1.本发明涉及光催化氧化技术领域，特别是涉及高效可见光催化除甲醛的改性纳米材料的制备方法及应用。


背景技术：

2.挥发性有机化合物(volat1le orga11c co1pou1ds，vocs)是大气光化学形成o3和细颗粒物的前驱体，对人体健康和生态环境都会产生巨大的威胁，其主要为沸点为505260℃的有机化合物，包括苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、含氯有机物、酮及低级醇等。
3.空气中甲醛主要来自装修材料、家具以及传统燃料的不完全燃烧、烟雾及化妆品等。人们短期暴露在甲醛的环境中会刺激器官，引起不良症状；长期暴露在室内空气污染物中将不利于身体健康，并有可能导致病态建筑综合症、建筑相关疾病，在极端情况下还会导致癌症。甲醛已被各国列为致癌性污染物质，亟待处理解决。
4.目前，已经开发了多种技术来控制甲醛污染包括：吸附法、等离子体法、光催化氧化等；其中，吸附法是利用吸附剂如活性炭、分子筛、硅胶等对吸附质的强吸附能力来脱除甲醛，包括物理吸附和化学吸附两种，但此法吸附能力有限，处理繁琐；等离子体法通过气体放电产生大量活性物种与甲醛发生反应达到去除甲醛的目的，此法效率高，但能耗同样高。与前两者相比，光催化氧化条件简单、绿色节能，可在常温常压下去除甲醛。
5.然而，在光催化氧化的实际应用过程中，现有的光催化剂多数存在禁带较宽、光吸收波长的范围有限、能带位置不匹配等缺点，导致光催化剂的催化效果有限；因此，提高光催化剂的催化性能是当前研究的热点。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明旨在提出一种高效可见光催化除甲醛的改性纳米材料的制备方法及应用，以解决当前光催化剂的催化性能较低的问题。
7.本发明的第一方面，提供了高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，所述方法包括：
8.步骤1，对碳氮源进行煅烧，制备得到g-c3n4；其中，所述碳氮源为碳氮比1:2的含氮有机物；
9.步骤2，以fe2o3为铁源，na2s2o3·
5h2o为钠源和硫源，通过水热合成法，制备得到nafes2；
10.步骤3，将质量比1-3：1的所述g-c3n4和所述nafes2加入无水乙醇中，超声震荡4-6h，将所得物洗涤数次、真空干燥后，在300-500℃下煅烧1h，得到所述改性纳米复合材料——g-c3n4/nafes2。
11.进一步地，所述步骤1中，所述对碳氮源进行煅烧，制备得到g-c3n4，包括：
12.将包含所述碳氮源的坩埚置于马弗炉中，以2-10℃/111的升温速率升温至
5005600℃煅烧3-5h后，得到所述g-c3n4。
13.进一步地，所述步骤2中，所述以fe2o3为铁源，na2s2o3·
5h2o为钠源和硫源，通过水热合成法，制备得到nafes2，包括：
14.步骤2-1，将所述fe2o3和所述na2s2o3·
5h2o按照摩尔比为1：1-2的比例加入乙二胺中，加热搅拌以混合均匀；
15.步骤2-2，将所述步骤2-1得到的混合液转移到高压反应釜中，在200℃下水热反应24h；
16.步骤2-3，将所述步骤2-2的所得物冷却后，经洗涤、真空干燥，得到所述nafes2。
17.进一步地，所述步骤1中，所述碳氮源包括单氰胺、二聚氰胺、三聚氰胺以及尿素中的任一种。
18.进一步地，所述步骤1中，所述碳氮源为三聚氰胺。
19.进一步地，所述步骤3中，所述g-c3n4和所述nafes2的质量比为2:1。
20.进一步地，所述步骤3中，所述将所得物洗涤数次、真空干燥，包括：
21.在所述所得物经乙醇和去离子水交替洗涤6-10次后，将所述所得物放入烘箱，在60-80℃下真空干燥8-12h。
22.本发明的第二方面，提供了一种由上述第一方面所述的制备方法制备得到的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料。
23.进一步地，所述改性纳米复合材料中，所述g-c3n4和nafes2形成异质结。
24.本发明的第三方面，提供了一种高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的应用，将第一方面所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法制备得到改性纳米复合材料用于空气中甲醛的去除。
25.相对于现有技术，本发明所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法具有以下优势：
26.本发明提供的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，包括：步骤1，对碳氮源进行煅烧，制备得到g-c3n4；其中，所述碳氮源为碳氮比为1:2的小分子量含氮有机物；步骤2，以fe2o3为铁源，na2s2o3·
5h2o为钠源和硫源，通过水热合成法，制备得到nafes2；步骤3，将质量比1-3：1的所述g-c3n4和所述nafes2加入无水乙醇中，超声震荡4-6h，将所得物洗涤数次、真空干燥后，在3005500℃下煅烧1h，得到所述改性纳米复合材料——g-c3n4/nafes2；由此，本发明通过将nafes2与g-c3n4复合，构成异质结，提高g-c3n4的比表面积、扩大g-c3n4的光吸收范围，制备出一种具有较高的比表面积、较高的可见光响应能力以及较长的光激发载流子寿命的改性纳米复合材料，将本发明制备的改性纳米材料应用于光催化除甲醛中，能够在2h内达到97％以上的去除率，具有较好的光催化效果。
附图说明
27.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
28.图1示出了本发明实施例提供的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法的步骤流程图；
29.图2示出了本发明实施例1制备的g-c3n4/nafes2的电镜扫描图；
30.图3示出了本发明实施例1制备的g-c3n4/nafes2、对比例1制备的g-c3n4以及对比例2制备的nafes2的紫外漫反射光谱图；
31.图4示出了本发明实施例1制备的g-c3n4/nafes2、对比例1制备的g-c3n4以及对比例2制备的nafes2的傅里叶红外光谱图；
32.图5示出了本发明实施例1、实施例2以及实施例3制备的g-c3n4/nafes2与对比例1制备的g-c3n4、对比例2制备的nafes2的甲醛去除性能对比图；
33.图6示出了本发明实施例2制备的g-c3n4/nafes2的光催化性能研究图。
具体实施方式
34.为使本发明的上述目的、特征和有点能够更加明显易懂下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的现有技术所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂以及其他仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
35.甲醛是室内主要空气污染物之一，也是主要的挥发性有机物(volat1le orga11c co1pou1ds，vocs)之一。空气中甲醛主要来自装修材料、家具以及传统燃料的不完全燃烧、烟雾及化妆品等。人们短期暴露在甲醛的环境中会刺激器官，引起不良症状；长期暴露在室内空气污染物中将不利于身体健康，并有可能导致病态建筑综合症、建筑相关疾病，在极端情况下还会导致癌症。因此，有效去除甲醛对改善空气质量，保护人体健康具有重要意义。
36.目前，甲醛的去除方法包括吸附法、等离子体法以及光催化氧化法等。其中，吸附法是利用吸附剂如活性炭、分子筛、硅胶等对吸附质的强吸附能力来脱除甲醛，包括物理吸附和化学吸附两种，但此法吸附能力有限，处理繁琐；等离子体法通过气体放电产生大量活性物种与甲醛发生反应达到去除甲醛的目的，此法效率高，但能耗同样高；而光催化氧化法通过光催化剂吸收太阳光驱动，具有反应条件温和、绿色、节能、多污染物去除效率高等优点。
37.然而，光催化氧化法中光催化剂的催化性能对光催化氧化法在甲醛的去除中的应用效果有极大的影响，当前光催化氧化法中使用的光催化剂多数存在禁带较宽、光吸收波长的范围有限、能带位置不匹配等缺点，使得光催化剂的催化性能有限，进而导致对甲醛的去除效率不高。如石墨碳氮化物(g-c3n4)有着优异的热稳定性和化学稳定性以及中等的带隙，同时具有与石墨烯类似的结构，但是其作为光催化剂在使用过程中，光致载流子的复合速度过快，导致其催化性能有限，因此，采用纯g-c3n4作为光催化剂去除甲醛，对甲醛的去除作用有限。
38.有鉴于此，本发明提供了一种高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法及应用，通过制备出g-c3n4，而后制备出nafes2，最后将nafes2和g-c3n4复合，制备得到改性纳米复合材料——g-c3n4/nafes2；由此，通过将nafes2在g-c3n4表面形成薄层，使nafes2与g-c3n4有效地耦合，从而提高g-c3n4比表面积、扩大光吸收波长范围，避免纯g-c3n4作为光催化剂使用时，光生载流子复合速度过快的情况，提高了g-c3n4的催化性能。将本发明制备的g-c3n4/nafes2用做光催化剂，在去除甲醛方向具有良好的应用前景。
39.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法及应用。
40.本发明实施例的第一方面，提供了一种高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法。
41.参照图1，图1示出了本发明实施例提供的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法的步骤流程图，如图1所示，所述方法包括：
42.s1，对碳氮源进行煅烧，制备得到g-c3n4。
43.其中，g-c3n4为聚合物半导体，其一般通过富氮前驱体(如双氰胺、尿素、三聚氰胺、硫脲等)，一般采用的前驱体即碳氮源，为碳氮比1:2的含氮有机物，该含氮有机物为小分子量的含氮有机物，通过小分子量的含氮有机物的聚合，得到所述g-c3n4。
44.具体地，制备g-c3n4的步骤为：将包含所述碳氮源的坩埚置于马弗炉中，以2-10℃/111的升温速率升温至500-600℃煅烧3-5h后，得到所述g-c3n4。
45.本发明实施例中，碳氮源包括单氰胺、二聚氰胺、三聚氰胺以及尿素中的任一种，坩埚为氧化铝坩埚。其中，煅烧后得到黄色块状物，将所述黄色块状物研磨后，得到粉末状的g-c3n4。
46.示例地，将包含单氰胺的坩埚置于马弗炉中，以2-10℃/111的升温速率升温至5005600℃煅烧3-5h后，得到所述g-c3n4。
47.将包含二聚氰胺的坩埚置于马弗炉中，以2-10℃/111的升温速率升温至5005600℃煅烧3-5h后，得到所述g-c3n4。
48.将包含三聚氰胺的坩埚置于马弗炉中，以2-10℃/111的升温速率升温至5005600℃煅烧3-5h后，得到所述g-c3n4。
49.将包含尿素的坩埚置于马弗炉中，以2-10℃/111的升温速率升温至5005600℃煅烧3-5h后，得到所述g-c3n4。
50.优选地，将三聚氰胺作为碳氮源进行煅烧，制备得到g-c3n4，这是由于三聚氰胺具有硬度大、耐磨以及耐热的优点，在煅烧过程中不易分解，产生杂质。
51.s2，以fe2o3为铁源，na2s2o3·
5h2o为钠源和硫源，通过水热合成法，制备得到nafes2。
52.其中，nafes2具有固有的磁性和光电特性，由于其优异的光电特性目前已被用作玻璃碳粉和正极材料，但对nafes2的材料性质和其他应用研究较少。而由于nafes2具有较深的价带位置，较窄的带隙(2.01ev)，使其在光催化领域具有较好的应用前景，因此，本发明实施例将nafes2用于光催化剂的制备中，与其他半导体复合，以制备出甲醛去除效果较佳的光催化剂。
53.具体地，制备nafes2的步骤包括：
54.s201，将fe2o3和na2s2o3·
5h2o按照摩尔比为1：1-2的比例加入乙二胺中，加热搅拌以混合均匀。
55.示例地，fe2o3和na2s2o3·
5h2o的摩尔比为1：1；
56.fe2o3和na2s2o3·
5h2o的摩尔比为1：1.5；
57.fe2o3和na2s2o3·
5h2o的摩尔比为1：2。
58.s202，将s201得到的混合液转移到高压反应釜中，在200℃下水热反应24h。
59.s203，将s202的所得物冷却后，经洗涤、真空干燥，得到nafes2。
60.s3，将质量比1-3：1的所述g-c3n4和所述nafes2加入无水乙醇中，超声震荡4-6h，将所得物洗涤数次、真空干燥后，在300-500℃下煅烧1h，得到所述改性纳米复合材料——g-c3n4/nafes2。
61.具体地，所述将所得物洗涤数次、真空干燥的步骤为：在所述所得物经乙醇和去离子水交替洗涤6-10次后，将该所得物放入烘箱，在60-80℃下真空干燥8-12h。
62.本发明实施例中，考虑到超声能够提供能量使液体微粒发生激烈的相互作用，进而加速物质的溶解或是反应过程，因此，采用超声震荡的加速g-c3n4和nafes2的混合过程，而后煅烧得到g-c3n4/nafes2。
63.示例地，将质量比1：1的所述g-c3n4和所述nafes2加入无水乙醇中；
64.将质量比2：1的所述g-c3n4和所述nafes2加入无水乙醇中；
65.将质量比3：1的所述g-c3n4和所述nafes2加入无水乙醇中。
66.本发明实施中，由于在将g-c3n4/nafes2作为光催化剂时，采用质量比2:1制备得到的改性纳米复合材料的光催化效果最佳，因此，优选采用质量比2:1的g-c3n4和nafes2制备改性纳米复合材料。
67.在一些实施例中，为一步制备得到改性纳米复合材料，可以在制备得到g-c3n4后，在制备nafes2的过程中直接将制备的g-c3n4加入，以直接得到改性纳米复合材料，示例地，在将fe2o3和na2s2o3·
5h2o混合后，加入g-c3n4，再将混合物转移至高压反应釜进行水热反应，制备得到改性纳米复合材料。
68.在一些实施例中，由于nafes2的制备方法有多种，可根据需要对采用的反应物或是制备方法进行调整，如可以将硝酸铁和硫化钠分别作为铁源、钠源和硫源采用水热法制备nafes2，也可以采用煅烧法进行nafes2的制备，本发明不做具体限制。
69.本发明实施例的第二方面，提供了一种上述第一方面所述的制备方法制备得到的改性纳米复合材料。
70.其中，改性纳米复合材料为g-c3n4/nafes2，其光吸收范围能够覆盖全可见光谱；其微观形貌为负载纳米颗粒的块状结构。
71.进一步地，所述改性纳米复合材料中，所述g-c3n4和所述nafes2形成异质结。
72.其中，异质结为两种不同半导体相接触所形成的界面区域，通过异质结在光激发的条件下，实现电子空穴的界面转移和空间分离，能够避免光致载流子的快速复合导致光催化性能较低的问题。
73.本发明实施例提供的改性纳米复合材料，与上述高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不做赘述。
74.本发明的第三方面，提供了一种高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的应用，将第一方面所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法制备得到改性纳米复合材料用于空气中甲醛的去除。
75.本发明实施例中，可将g-c3n4/nafes2应用于空气中甲醛、so2、氨气、氮氧化物等，优选地，将本发明实施例制备的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料作为光催化剂进行甲醛的去除。
76.采用本发明实施例制备的g-c3n4/nafes2进行甲醛的去除，在g-c3n4和nafes2的质
量比为2:1以及2个标准太阳光强的光照射，催化剂投加量为0.25g/l，甲醛初始浓度为15pp1的条件下，2h后对甲醛的去除效率达97.2％，可见本发明实施例提供的制备方法制备得到的改性纳米复合材料—g-c3n4/nafes2，在空气中甲醛的去除方向具有良好的应用前景。
77.本发明实施例提供的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的应用，与上述高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不做赘述。
78.本发明实施例通过先制备g-c3n4出和nafes2；而后，将质量比1-3：1的所述g-c3n4和所述nafes2加入无水乙醇中，超声震荡4-6h，将所得物洗涤数次、真空干燥后，在3005500℃下煅烧1h，得到所述改性纳米复合材料——g-c3n4/nafes2；由此，本发明通过将nafes2与g-c3n4复合，构成异质结，提高g-c3n4的比表面积、扩大g-c3n4的光吸收范围，制备出一种具有较高的比表面积、较高的可见光响应能力以及较长的光激发载流子寿命的改性纳米复合材料，将本发明制备的改性纳米材料应用于光催化除甲醛中，能够在2h内达到97％以上的去除率，具有较好的光催化效果。
79.为使本领域技术人员更好的理解本发明，以下通过多个具体的实施例来说明本发明的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法及应用。
80.实施例1
81.步骤1：将5g三聚氰胺在550℃下煅烧4h，升温速度为10℃/111。自然冷却至室温后，将获得的黄色块状物研磨，制得g-c3n4粉末。
82.步骤2：将0.011ol fe2o3和0.021ol na2s2o3·
5h2o溶解在301l乙二胺中，在60℃下剧烈搅拌20111后转移到501l高压釜反应器中，在200℃水热24h，冷却后离心。用水和乙醇清洗。在80℃的烘箱中真空干燥6h。
83.步骤3：分别取501g制备好的g-c3n4和501g nafes2置于401l无水乙醇中，超声持续震荡4h，使其充分反应。最后经过醇洗、水洗各三次，后在80℃下进行真空干燥过夜，干燥后的产物在500℃下煅烧1h，得g-c3n4/nafes2，并命名为cn/nfs-1。
84.实施例2
85.步骤1：将5g三聚氰胺在550℃下煅烧4h，升温速度为10℃/111。自然冷却至室温后，将获得的黄色块状物研磨，制得g-c3n4粉末。
86.步骤2：将0.011ol fe2o3和0.021ol na2s2o3·
5h2o溶解在301l乙二胺中，在60℃下剧烈搅拌20111后转移到501l高压釜反应器中，在200℃水热24h，冷却后离心。用水和乙醇清洗。在80℃的烘箱中真空干燥6h。
87.步骤3：分别取1001g制备好的g-c3n4和501g nafes2置于401l无水乙醇中，超声持续震荡4h，使其充分反应。最后经过醇洗、水洗各三次，后在80℃下进行真空干燥过夜，干燥后的产物在500℃下煅烧1h，得g-c3n4/nafes2，并命名为cn/nfs-2。
88.实施例3
89.步骤1：将5g三聚氰胺在550℃下煅烧4h，升温速度为10℃/111。自然冷却至室温后，将获得的黄色块状物研磨，制得g-c3n4粉末。
90.步骤2：将0.011ol fe2o3和0.021ol na2s2o3·
5h2o溶解在301l乙二胺中，在60℃下剧烈搅拌20111后转移到501l高压釜反应器中，在200℃水热24h，冷却后离心。用水和乙醇
清洗。在80℃的烘箱中真空干燥6h。
91.步骤3：分别取1501g制备好的g-c3n4和501g nafes2置于401l无水乙醇中，超声持续震荡4h，使其充分反应。最后经过醇洗、水洗各三次，后在80℃下进行真空干燥过夜，干燥后的产物在500℃下煅烧1h，得g-c3n4/nafes2，并命名为cn/nfs-3。
92.实施例4
93.步骤1：将5g三聚氰胺在550℃下煅烧4h，升温速度为10℃/111。自然冷却至室温后，将获得的黄色块状物研磨，制得g-c3n4粉末。
94.步骤2：将0.011ol fe2o3和0.021ol na2s2o3·
5h2o溶解在301l乙二胺中，在60℃下剧烈搅拌20111后转移到501l高压釜反应器中，在200℃水热24h，冷却后离心。用水和乙醇清洗。在80℃的烘箱中真空干燥6h。
95.步骤3：分别取751g制备好的g-c3n4和501g nafes2置于401l无水乙醇中，超声持续震荡4h，使其充分反应。最后经过醇洗、水洗各三次，后在80℃下进行真空干燥过夜，干燥后的产物在500℃下煅烧1h，得g-c3n4/nafes2。
96.实施例5
97.步骤1：将5g三聚氰胺在550℃下煅烧4h，升温速度为10℃/111。自然冷却至室温后，将获得的黄色块状物研磨，制得g-c3n4粉末。
98.步骤2：将0.011ol fe2o3和0.021ol na2s2o3·
5h2o溶解在301l乙二胺中，在60℃下剧烈搅拌20111后转移到501l高压釜反应器中，在200℃水热24h，冷却后离心。用水和乙醇清洗。在80℃的烘箱中真空干燥6h。
99.步骤3：分别取1251g制备好的g-c3n4和501g nafes2置于401l无水乙醇中，超声持续震荡4h，使其充分反应。最后经过醇洗、水洗各三次，后在80℃下进行真空干燥过夜，干燥后的产物在500℃下煅烧1h，得g-c3n4/nafes2。
100.对比例1
101.将5g三聚氰胺在550℃下煅烧4h，升温速度为10℃/111。自然冷却至室温后，将获得的黄色块状物研磨，制得g-c3n4粉末。
102.对比例2
103.将0.011ol fe2o3和0.021ol na2s2o3·
5h2o溶解在301l乙二胺中，在60℃下剧烈搅拌20111后转移到501l高压釜反应器中，在200℃水热24h，冷却后离心。用水和乙醇清洗。在80℃的烘箱中真空干燥6h，得到nafes2。
104.图2示出了实施例2所制备的改性纳米复合材料的sem图像，由图2可知，g-c3n4微观形貌为片状，nafes2微观形貌为颗粒状，g-c3n4/nafes2为块状纳米片载着纳米颗粒结构。
105.图3示出了实施例2制备出的g-c3n4/nafes2、对比例1制备出的g-c3n4以及对比例2制备出的nafes2的紫外漫反射光谱图；由图3可知，g-c3n4的吸收边在45011左右，而g-c3n4/nafes2中，由于nafes2的加入，光吸收范围扩展到全可见光，由此，g-c3n4/nafes2的光吸收能力更强，光吸收范围更广，光生载流子分离效率提高，证明改性纳米复合材料的成功合成。
106.图4示出了实施例2制备出的g-c3n4/nafes2、对比例1制备出的g-c3n4以及对比例2制备出的nafes2的傅里叶红外光谱图；由图4可知，g-c3n4，在120-1700c1-1
，3100-3300c1-1
处均出现了较强的吸收带，3100-3300c1-1
附近的宽吸收峰对应于n-h拉伸振动，1200-1700c1-1
之间的带归因于c-n和c＝n的典型拉伸振动。对于nafes2，1554c1-1
对应fe-s的拉伸
振动，3378c1-1
和3460c1-1
对应h2o分子拉伸振动。纯g-c3n4和nafes2的主要典型吸收峰均存在于g-c3n4/nafes2样品中，这进一步表明g-c3n4/nafes2复合催化剂的成功合成。
107.试验例1
108.本试验例用于验证实施例1-3制备的g-c3n4/nafes2改性纳米复合材料对甲醛的去除性能。
109.光催化活性评价：
110.在1.5l石英光催化反应器中，在室温下，在可见光照射下，用5w风扇加速反应器中的气体对流。在光反应器外垂直放置一个强度为501w/c12的400w氙灯，使用紫外线截止滤光片(42011)去除紫外线。将25 1g催化剂和1001l去离子水在培养皿(直径7.0c1)中超声25111以形成悬浮液。该培养皿在60℃下真空干燥1h，并在培养皿底部形成均匀的光催化剂薄膜。然后，将该培养皿置于光催化反应器中，与光源的距离为15c1。向光反应器中注入一定量的38％甲醛水溶液，在黑暗中达到吸附-解吸平衡后蒸发的hcho的初始浓度为10pp1。在辐照过程中，反应器中的甲醛、co2和h2o浓度通过光声红外多气体监测仪(innova a1r tech 95i1stru1e1ts型号1412)在线监测。甲醛的去除率(y)计算为y(％)＝(1-c/c0)
×
100％，其中c和c0分别为0和t 111时甲醛的浓度。
111.试验结果显示：在2个标准太阳光强的光照射下，催化剂投加量为0.25g/l，甲醛初始浓度为15pp1条件下，g-c3n4/nafes2改性纳米复合材料在2h后对甲醛的去除效率达97.2％。
112.其中，图5示出了实施例1，实施例2和实施例3制备的g-c3n4/nafes2与对比例1制备的g-c3n4、对比例2制备的nafes2可见光催化去除甲醛的性能对比图。根据图5可知，光照2h后，纯g-c3n4和nafes2对甲醛的去除率分别仅约19.34％和22.56％，而实施例1、实施例2以及实施例3对甲醛的去除率远高于对比例1和对比例2，且实施例2制备的g-c3n4/nafes2在2h时间后，对甲醛的去除效率高达97.2％，具有较好的甲醛去除效果。
113.试验例2
114.本试验例用于实施例2制备的改性纳米复合材料g-c3n4/nafes2的光催化性能的稳定性研究。
115.连续去除实验：
116.在第一次去除反应完成后，将反应后的溶液进行离心洗涤，回收得到的催化剂在冷冻干燥机干燥48h，然后再次放入反应器中进行下一个去除实验，除材料外，其余反应条件和第一次保持一致；第二次反应完成后，重复上述步骤，进行三次去除实验。
117.试验结果如图6所示，图6示出了实施例2制备的g-c3n4/nafes2的光催化性能研究示意图；其中，每个柱形从左到右依次表示第一次去除试验、第二次去除试验以及第三次去除实验的去除效率。根据图6可知，在连续的去除实验中甲醛去除效率都在90％以上，这表明改性纳米复合材料g-c3n4/nafes2用做光催化剂时，其光催化活性在三个循环后仍然保持良好，具有较好的稳定性。
118.根据上述试验可知，采用本发明实施例提供的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，制备得到的改性纳米复合材料——g-c3n4/nafes2的光吸收范围广，能够覆盖全可见光谱范围，对甲醛的去除效率高，在2个标准太阳光强度、催化剂投加量为0.25g/l以及甲醛初始浓度为15pp1条件下，反应2h后，对甲醛的去除效率能够达到97.2％，
在光催化去除甲醛方向具有较好的应用效果。
119.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内；
120.对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。
121.以上对本发明所提供的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法及应用进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，对碳氮源进行煅烧，制备得到g-c3n4；其中，所述碳氮源为碳氮比为1:2的含氮有机物；步骤2，以fe2o3为铁源，na2s2o3·
5h2o为钠源和硫源，通过水热合成法，制备得到nafes2；步骤3，将质量比1-3：1的所述g-c3n4和所述nafes2加入无水乙醇中，超声震荡4-6h，将所得物洗涤数次、真空干燥后，在300-500℃下煅烧1h，得到所述改性纳米复合材料——g-c3n4/nafes2。2.根据权利要求1所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述对碳氮源进行煅烧，制备得到g-c3n4，包括：将包含所述碳氮源的坩埚置于马弗炉中，以2-10℃/111的升温速率升温至5005600℃煅烧3-5h后，得到所述g-c3n4。3.根据权利要求1所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所述以fe2o3为铁源，na2s2o3·
5h2o为钠源和硫源，通过水热合成法，制备得到nafes2，包括：步骤2-1，将所述fe2o3和所述na2s2o3·
5h2o按照摩尔比为1：1-2的比例加入乙二胺中，加热搅拌以混合均匀；步骤2-2，将所述步骤2-1得到的混合液转移到高压反应釜中，在200℃下水热反应24h；步骤2-3，将所述步骤2-2的所得物冷却后，经洗涤、真空干燥，得到所述nafes2。4.根据权利要求1所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述碳氮源包括单氰胺、二聚氰胺、三聚氰胺以及尿素中的任一种。5.根据权利要求4所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述碳氮源为三聚氰胺。6.根据权利要求1所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，所述g-c3n4和所述nafes2的质量比为2:1。7.根据权利要求1所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，所述将所得物洗涤数次、真空干燥，包括：在所述所得物经乙醇和去离子水交替洗涤6-10次后，将所述所得物放入烘箱，在60-80℃下真空干燥8-12h。8.一种由上述权利要求1-7任一所述的制备方法制备得到的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料。9.根据权利要求8所述的改性纳米复合材料，其特征在于，所述改性纳米复合材料中，所述g-c3n4和nafes2形成异质结。10.一种高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的应用，其特征在于，将上述权利要求1-7任一所述的高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法制备得到改性纳米复合材料用于空气中甲醛的去除。

技术总结
本发明提供了高效可见光催化除甲醛的改性纳米复合材料的制备方法及应用，属于光催化氧化技术领域，旨在通过该制备方法制备出光吸收范围广、催化性能较佳的光催化剂，并避免当前光催化剂光致载流子复合快速的情况，所述制备方法包括：对碳氮源进行煅烧，制备得到g-C3N4；其中，所述碳氮源为碳氮比为1:2的含氮有机物；以Fe2O3为铁源，Na2S2O3·


技术研发人员：陈耀刚 张剑桥 杨磊
受保护的技术使用者：康弘智能科技（惠州）有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/9