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CN118831632A - 一种g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料及其制备方法 - Google Patents

一种g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料及其制备方法 Download PDF

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CN118831632A
CN118831632A CN202410899928.1A CN202410899928A CN118831632A CN 118831632 A CN118831632 A CN 118831632A CN 202410899928 A CN202410899928 A CN 202410899928A CN 118831632 A CN118831632 A CN 118831632A
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photocatalytic
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ceo2
prepared
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崔圣超
王昊科
赵慧爽
孙峰
周侃
马青娜
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PLA University of Science and Technology
Original Assignee
PLA University of Science and Technology
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Publication date
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Abstract

本发明公开了一种g‑C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料及其制备方法。本发明选用CeO2及于Bi2O3光催化材料为复合材料，根据能带原理，利用简单的热化学方法制备三元复合光催化材料g‑C3N4/CeO2/Bi2O3。本发明将Bi2O3材料与g‑C3N4、CeO2形成异质结构，可以有效地提高Bi2O3的光催化活性。因此，本发明制备的三元复合光催化材料g‑C3N4/CeO2/Bi2O3，大大提高了材料的光催化性能，从而大幅提升了其降解尾气污染物的能力。

Description

一种g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，涉及一种g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料及其制备的方法。
背景技术
当今社会，汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。但汽车带来的弊端也逐渐显现出来，其中最突出的问题就是汽车尾气排放所引发的一系列危害。汽车尾气中含有大量有毒有害气体，这些气体不仅会危害人体健康，引发各种呼吸系统疾病，还会导致酸雨、光化学烟雾等环境问题，对生态系统造成严重破坏。因此，为了解决日益严重的尾气污染问题，研究易于制备、低成本、高效率催化降解汽车尾气的催化剂具有重要意义。
汽车尾气降解催化剂主要用于净化汽车尾气，减少环境污染。汽车尾气降解催化剂主要分为三大类：三效催化剂、氧化型催化剂和选择性催化还原剂。三效催化剂是由贵金属(铂Pt、钯Pd、铑Rh)和金属氧化物(如铈CeO2、锆ZrO2、铝Al2O3等)组成。氧化型催化剂是由贵金属(铂Pt、钯Pd)和金属氧化物(如铝Al2O3、二氧化硅SiO2等)组成。选择性催化还原剂是由过渡金属氧化物(如钒V2O5、钨WO3、钛TiO2等)和沸石分子筛(如ZSM-5、Beta等)组成。
光催化是半导体物理学、催化化学、光电化学、材料科学和环境科学等多个学科交叉的新型研究方向。太阳光能作为一种清洁能源得到了国际社会的普遍认可，将半导体光催化剂用于环境治理上，并与太阳光能有机结合并加以高效利用起来，这样不仅可以解决资源问题，还能够解决环境污染问题。
中国专利CN202410163636.1公开了一种可用于弱光环境下的三元复合性机动车尾气，可用于弱光环境下的三元复合性机动车尾气降解路面涂料的原料包括：环氧树脂,环氧树脂稀释剂,消泡剂、分散剂、硅烷偶联剂、滑石粉、碳酸钙、气相二氧化硅,发光粉,复合光催化尾气净化材料,成膜助剂和环氧树脂固化剂。其中复合光催化尾气净化材料通过将三聚氰胺与TiO-2混合煅烧得到。然而，这种材料存在着催化降解效率不高，在某些应用中仍需进一步提高光催化活性和量子效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种更高效环保的g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料及其制备方法。
本发明是通过下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将g-C3N4粉末和CeO2粉末置于无水乙醇和去离子水的混合溶液中，搅拌均匀，将Bi(NO3)3·5H2O加入到其中，搅拌2h，将得到的悬浮液干燥，得到的块状固体将其研磨成粉末；
(2)将上述粉末在500℃温度下保温4h，然后再在450℃温度下保温12h，冷却后得到g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料。
较佳的，g-C3N4、CeO2和Bi(NO3)3·5H2O的质量为3:4:14.55。
较佳的，无水乙醇和去离子水的体积比为5:2。
较佳的，将得到的悬浮液于80℃下干燥12h。
较佳的，以15℃/min的升温速率加热到500℃。
较佳的，g-C3N4通过如下步骤制备：将双氰胺在600℃下加热4小时，升温速率为15℃/min；冷却后得到g-C3N4。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的方法制备的g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料。
第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的方法制备的g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料作为汽车尾气降解催化剂的用途。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
(1)该三元复合材料g-C3N4/CeO2/Bi2O3形成的异质结减少了电子-空穴对的复合，增加了光能利用率。
(2)CeO2与g-C3N4的能级匹配且CeO2材料的带隙小，所以当形成g-C3N4/CeO2异质结光催化剂时，不仅可以拓宽g-C3N4的光域范围，还能够有效的抑制g-C3N4光生电子对的复合。Bi2O3材料在光催化降解领域具有比较优异的催化活性。由于Bi2O3材料结构的禁带宽度在2.1-2.8eV，具有充分的空穴氧化能力(～+3.13VvsNHE)。Bi2O3材料与其他材料形成异质结构,可以有效地提高Bi2O3的光催化活性。因此，制备的三元复合光催化材料g-C3N4/CeO2/Bi2O3，大大提高了材料的光催化性能，从而大幅提升了其降解尾气污染物的能力。
附图说明
图1是本发明g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料及其制备的方法的流程图。
图2是不同硝酸铋掺量下污染物成分净化率变化图；(a)HC；(b)CO；(c)CO2；(d)NOX。
图3是g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料在60min内的净化效率图(a)HC；(b)CO；(c)CO2；(d)NOX。
图4是光催化剂g-C3N4、g-C3N4/CeO2和g-C3N4/CeO2/Bi2O3的FT-IR图谱。
图5是光催化剂g-C3N4、g-C3N4/CeO2和g-C3N4/CeO2/Bi2O3的XRD。
图6是各样品的SEM图形；(a)CeO2,(b)g-C3N4/CeO2，(c)g-C3N4/CeO2/Bi2O3。
图7是g-C3N4、g-C3N4/CeO2及g-C3N4/CeO2/Bi2O3材料的TG-DSC分析图谱。
图8是g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料的XPS图谱:(a)全谱图；(b)C1s；(c)O 1s；(d)N 1s；(e)Ce 3d；(f)Bi 4f。
图9是g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合光催化材料净化原理。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本申请进一步进行描述。
需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如本文所使用，术语“约”用于提供与给定术语、度量或值相关联的灵活性和不精确性。本领域技术人员可以容易地确定具体变量的灵活性程度。
如本文所使用，术语“......中的至少一个”旨在与“......中的一个或多个”同义。例如，“A、B和C中的至少一个”明确包括仅A、仅B、仅C以及它们各自的组合。
浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式呈现。应当理解，这样的范围格式仅是为了方便和简洁而使用，并且应当灵活地解释为不仅包括明确叙述为范围极限的数值，而且还包括涵盖在所述范围内的所有单独的数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如，约1至约4.5的数值范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1至约4.5的极限值，而且还包括单独的数字(诸如2、3、4)和子范围(诸如1至3、2至4等)。相同的原理适用于仅叙述一个数值的范围，诸如“小于约4.5”，应当将其解释为包括所有上述的值和范围。此外，无论所描述的范围或特征的广度如何，都应当适用这种解释。
本发明是将半导体光催化剂用于环境治理上，并与太阳光能有机结合并加以高效利用起来，这样不仅可以解决资源问题，还能够解决环境污染问题。研究表明，合理的选择催化剂组成能够提升汽车尾气的降解效果，因此，采用复合材料是获得高效汽车尾气催化剂的有效方法。新型材料-石墨相氮化碳(g-C3N4)属于非金属半导体材料，具有无毒，价格低廉且易制备的优点，目前广泛用于生产清洁再生能源以及治理环境污染等科学技术。二氧化铈材料是一种优良的催化剂载体，能够用于制氢和污水治理，因此选择CeO2半导体材料为载体。Bi2O3材料与其他材料形成异质结构，可以有效地提高Bi2O3光催化活性。而铋基材料本身也是一种很好的催化助剂，因此，引入铋基材料制备三元复合光催化材料g-C3N4/CeO2/Bi2O3，提高材料的光催化性能，从而提高降解尾气污染物效率。
本发明选用CeO2及于Bi2O3光催化材料为复合材料，根据能带原理，利用简单的热化学方法制备二元复合光催化材料g-C3N4/CeO2，及三元复合光催化材料g-C3N4/CeO2/Bi2O3。并研究了制备复合光催化材料的最佳配合比。在宏观方面，利用尾气降解试验证明了二元及三元复合材料光催化效率；在微观方面，利用XRD、FT-IR、UV-vis、SEM、XPS、TG-DSC等试验表征了g-C3N4/CeO2，g-C3N4/CeO2/Bi2O3的形貌结构、晶型结构及光学性质。
从化学角度来讲，制备出三元复合光催化材料，构建异质结结构，改变晶体的结构类型，有效抑制材料的光生电子-空穴对的复合，提高光催化剂的光催化效果；从物理角度来讲，利用电荷吸附原理，将机动车排放的小分子污染物及尾气气体采用电荷吸附的方式吸附到光催化剂表面，增加光催化剂与污染物的反应时间，提高光催化剂的降解效率；从宏观角度来讲，制备出的光催化材料高效地降解尾气污染物；从微观角度来讲，研究光催化材料的结构与形态。研究制备的各光催化材料在不同光源(即紫外光和自然光)条件下对尾气主要污染物，包括HC、CO、NOX以及温室气体CO2的净化效率。
对比例1
称取双氰胺12g置于坩埚中；然后将坩埚放置到马弗炉中，在温度为600℃下加热4小时，其中升温速率为15℃/min；冷却后，坩埚中所得到的黄色块状即为g-C3N4，然后使用球磨机将块状g-C3N4磨制成粉末。
称取3g g-C3N4粉末分散到体积为10mL的去离子水和40mL的无水乙醇混合溶剂中搅拌均匀，记为分散液1。
再称取4g CeO2粉末加入到分散液1中，使用磁力搅拌器搅拌2h，记为分散液2，之后将得到的分散液2在80℃的烘箱中干燥12h，得到块状固体并将其研磨成粉末状置于陶瓷坩埚中。
将坩埚置于马弗炉中以15℃/min的升温速率加热到500℃保温4h，然后降温至450℃保温12h。煅烧冷却后得到的样品即为g-C3N4-CeO2二元复合光催化材料。
实施例1
量取3g g-C3N4和4g CeO2溶于50mL的无水乙醇和20mL的去离子水形成的混合溶液中，搅拌均匀，记为分散液A。
然后再称量14.55g Bi(NO3)3·5H2O，加入到分散液A中，使用磁力搅拌器搅拌2h，记为分散液B，将得到的分散液B在80℃的烘箱中干燥12h后，得到块状固体并将其研磨成粉末状置于陶瓷坩埚中。
将陶瓷坩埚置于马弗炉中，在500℃温度下保温4h，其中升温速率为15℃/min，然后再在450℃温度下保温12h，煅烧冷却后得到的样品即为g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料。
图2是在g-C3N4与CeO2的质量比为0.75(3:4)时，加入的不同五水硝酸铋的质量，分别为4.85g、9.7g、14.55g(实施例1)和19.4g，相当于Bi的摩尔质量分别为0.01mol，0.02mol，0.03mol和0.04mol。从图中可以看到，g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料在自然光条件下的尾气污染物净化降解效率要高于紫外光条件下，说明g-C3N4/CeO2Bi2O3三元复合材料的光域范围仍然扩展到自然光。且四幅图中均有一个明显的峰值，该峰值处于五水硝酸铋质量为14.55g时(实施例1)。当加入的五水硝酸铋质量小于14.55g时，随着五水硝酸铋质量的增加，四种污染物成分的净化降解效率逐渐增加；当加入的五水硝酸铋质量大于14.55g时，随着五水硝酸铋质量的增加，四种污染物成分的净化降解效率逐渐降低。可以得到当g-C3N4、CeO2和Bi(NO3)3的质量为3:4:14.55时，制备得到的g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料对尾气污染物的降解效率最高。
从图3中可以得到，在紫外条件下，实施例1制备的g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料在60min内对尾气的四种主要成分HC，CO，CO2，NOX的降解效率分别为17.6％，12.48％，11.02％，41.85％。在自然光条件下，g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料在60min内对尾气的四种主要成分HC，CO，CO2，NOX的降解效率分别为19.7％，14.7％，12.6％，42.96％。无论在紫外光条件下还是在自然光条件下，对于HC、CO、NOX的降解效率呈现出凹曲线的形式，说明在净化初始阶段，净化速率比较高，而后降解速度逐渐降低，最终趋于不变。而对于CO2来讲，从图中可以看出，降解曲率还很大，可能是由于CO被g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料氧化为CO2，从而使CO2保持在较高的浓度水平高，因此CO2的降解速率仍然较大。与g-C3N4/CeO2二元复合材料相比，g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料在紫外光情况下，对HC，CO，CO2，NOX的净化效率分别提高了9.01％，0.38％，2.77％，5.03％；在自然光条件下，对HC，CO，CO2，NOX的净化效率分别提高了3.82％，0.48％，2.15％，2.38％。通过对比可以发现，复合Bi2O3材料后，对HC净化效率提升的最为明显，其次是对NOX的净化效率，而CO的净化效率几乎没有改变。从侧面可以反映出铋基材料对HC的净化效率较高。
图4是对比例1制备的g-C3N4/CeO2二元复合材料和实施例1制备的g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料的FT-IR图谱。在1200-1650cm-1之间是典型的CN杂环伸缩峰，属于g-C3N4的特征峰；500cm-1-900cm-1范围内的特征吸收峰是CeO2材料对应Ce-O-Ce的伸缩振动吸收峰。很明显地可以看到g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料在1020cm-1处有一个特征峰，为Bi2O3的Bi-O键的对称拉伸振动，在其中669cm-1，879cm-1等处生成了Bi-O-Ce键。综上所述，在g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料形成的异质结光催化材料中可以清楚地看到同时存在g-C3N4，CeO2，Bi2O3三种材料的特征吸收峰。进一步说明三元复合材料是由g-C3N4与CeO2和Bi2O3三种材料构成。
图5是实施例1制备的g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料的XRD图。g-C3N4有两处特征峰，分别位于16.64°和27.5°。在2θ为26.78°、31.28°、35.46°、36.64°、43.69°、51.03°、60.80°和64.78°等处的衍射峰对应于立方萤石型CeO2的特征峰，对应于立方萤石型CeO2的(111)、(200)、(220)、(311)、(222)、(400)、(331)和(420)晶面，均与CeO2的标准JCPDSNO.34-0394卡片相对应。在2θ为18.48°、21.00°、35.68°、39.61°、41.09°、64.72°和75.41°等处的峰值分别对应于单斜低温稳定态а-Bi2O3的特征峰，并且分别对应于(111)、(020)、(212)、(113)、(041)、(115)和(161)晶面。峰的位置与标准JCPDS卡片一致，并且在所制备的二元复合材料中没有发现其他新的晶相，可以推断我们已经成功制备出了g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料
从图6中可以看到，CeO2的长条状结构上均匀地附着有花状的Bi2O3以及多孔层状结构的g-C3N4。这能够充分直接的表现出g-C3N4/CeO2是一种相互掺杂的结果，说明成功制备出g-C3N4/CeO2复合光催化材料。因此本发明制备出的三元复合光催化材料g-C3N4，CeO2和Bi2O3三种材料之间形成了紧密的异质结。
图7是g-C3N4、g-C3N4/CeO2及g-C3N4/CeO2/Bi2O3材料的热重分析图。图7中的(a)是g-C3N4的TG-DSC分析图。g-C3N4的TG和DSC图可以清楚地反应以下几个相变过程：当温度在0-609℃之间时，g-C3N4缓慢吸热，且TG数据表明此阶段质量并没有明显变化，这是因为本发明制备出的g-C3N4的熔点在609℃左右，吸热溶化产生的；当温度在609℃到761℃之间时，质量百分比急剧下降，损失量达到92.07％，并且在724℃左右有强烈的放热峰，这是由于温度过高，g-C3N4完全分解或者升华，此时的质量百分比为零。
图7中的(b)是g-C3N4/CeO2的TG-DSC分析图。g-C3N4/CeO2的TG和DSC图可以清楚地反应以下几个相变过程：从0-609℃之间时，g-C3N4/CeO2缓慢吸热，且通过TG数据表明此阶段质量并没有明显变化，这是因为g-C3N4的熔点约为609℃，CeO2的熔点为2400℃左右，g-C3N4吸热溶化；当温度在609℃-761℃之间时，质量百分比急剧下降，损失量达到42.86％，753℃左右有强烈的放热峰，这是由于温度过高，g-C3N4完全分解或者升华，此时的质量百分数为57.14％。且剩下的材料为CeO2，从质量百分数上的变化可以看出，g-C3N4与CeO2的质量比为0.75。g-C3N4/CeO2复合材料的放热峰右移，也说明两种材料是以共价键的形式连接在一起。
图7中的(c)是g-C3N4/CeO2/Bi2O3的TG-DSC热重分析图谱。g-C3N4/CeO2/Bi2O3的TG和DSC图可以清楚地反应以下几个相变过程：当温度从0上升到609℃时，g-C3N4缓慢吸热，且TG数据表明此阶段质量并没有明显变化，这是因为本发明制备出的g-C3N4的熔点在609℃左右，吸热溶化产生的；在272℃左右有一个吸收峰，可能是因为在制备g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料时，Bi(NO3)3·5H2O没有完全分解。当温度在609℃到761℃之间时，质量百分比急剧下降，损失量达到21.42％，并且在724℃左右有强烈的放热峰，这是由于温度过高，g-C3N4完全分解或者升华，此时的质量百分比为78.58％。由于CeO2和Bi2O3的熔点均高于800℃，说明g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料中的g-C3N4的质量比为21.42％，与最佳制备方法中的g-C3N4掺比相等。
图8中的(a)是全扫描图谱，从图中可以看到在三元复合材料中，仅检测出C、N、Ce、O和Bi元素，说明制备的三元复合光催化材料样品很纯净，没有其他杂质的生成。结合XRD及FT-IR等微观分析对比可知，测试结果与样品的化学组成元素相一致，表明所制备的样品只由上述5种元素组成，而没有其他杂质元素。
图8中的(b)表示g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料的C1s的XPS图谱。从图中可以看到C的结合能位于289.1eV，286eV和284.9eV处，并且分别对应于三嗪环结构的C-C＝N键，C-NH2键和C-C键。
图8中的(c)表示g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料的N1s的XPS图谱。N元素结合能对应的主要是398.4eV,400.3eV,和401.7eV等处，分别对应于C-N＝C，N-(C)3，未完全聚合的-NH2键，实验结果与文献报道基本保持一致。
图8中的(d)表示g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料的O1s的XPS图谱。图中O元素的结合能对应的是529.8eV和531eV的特征峰。其中529.8eV对应的是Bi-O键中氧元素的结合能，531eV对应的是Ce-O键中氧元素的结合能。
图8中的(e)表示g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料的Ce 3d3/2、5/2的XPS图谱，它由一个单峰和两个多重态峰组成。从图中可以看到CeO2的XPS光谱分为6个结构。其中，位置在889.2eV、898.6eV和907.9eV处的峰为Ce3+特征峰，在882.6eV、901eV和916.9eV处的峰为Ce4 +特征峰。这说明制备出的三元复合光催化材料中的铈元素既有Ce3+又有Ce4+。而正三价Ce的存在，为了电荷的平衡，则有氧缺陷的存在，一定量的氧缺陷可以提高光催化剂的催化活性。且两种价位可以互相转化，增加了催化剂的光催化活性。
图8中的(f)表示g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料的Bi 4f的XPS图谱。从图中可以看出，在结合能在159.4eV和158.7eV处的峰值对应于Bi 4f5/2，在164.7eV和164eV处的峰值对应于Bi4f7/2，根据相关文献报道，这是Bi的自旋轨道分裂导致的。而且这两个峰的结合能值比纯Bi2O3的结合能略低，结合能减小的原因是形成了Bi-O-Ce键，且Bi原子的电负性大于Ce，与未掺杂Ce样品中的Bi-O-Bi键相比，Bi原子周围电子云密度增大，导致结合能降低。与文献中的Bi的结合能进行比较，g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料中的Bi是以正三价的形式存在。
图9是g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合光催化材料对尾气污染物的净化原理图。从图中可以看到，由于g-C3N4材料、CeO2材料及Bi2O3材料的价带和导带的特殊关系，形成了二次异质结光催化材料。太阳光照射到g-C3N4/CeO2/Bi2O3材料上，当光子的能量高于光催化剂吸收阈值时，g-C3N4/CeO2/Bi2O3的价带电子(e-)发生带间跃迁。以此同时，当电子从价带跃迁到导带之后，会相应的在价带上产生空穴(h+)。随后光生电子与空穴会发生一系列反应。例如，吸附在g-C3N4/CeO2/Bi2O3催化剂表面的O2捕获电子形成O2 －，空穴则将g-C3N4/CeO2/Bi2O3表面的水氧化成OH。O2 －和OH是一种很强的氧化性基团，能将绝大多数有机污染物氧化成CO2和H2O。由于光生电子和空穴是异性电荷，会通过静电力复合，释放出热量或者发光消耗掉能量。而单独的g-C3N4材料、CeO2材料以及Bi2O3材料的光生载流子很容易复合，当形成复合异质结材料时，光生电子可以从g-C3N4的导带转移至CeO2的导带，再转移至Bi2O3的导带；而光生空穴可以从Bi2O3的价带转移至CeO2的价带，再由CeO2的价带转移至g-C3N4的价带。因而，g-C3N4/CeO2/Bi2O3光催化材料能够有效解决单一材料的光生载流子分离效率低的问题，促进激子的解离，从而达到提高催化剂光催化活性的目的。
本发明是Bi2O3光催化材料为复合材料根据能带原理，利用简单的热化学方法制备三元复合光催化材料g-C3N4/CeO2/Bi2O3研究了制备复合光催化材料的最佳配合比。通过元素分析、光能利用率以及形貌结构等微观表征可以得到，成功制备出g-C3N4/CeO2/Bi2O3复合材料。将半导体光催化剂用于环境治理上，并与太阳光能有机结合并加以高效利用起来，这样不仅可以解决资源问题，还能够解决环境污染问题。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将g-C3N4粉末和 CeO2粉末置于无水乙醇和去离子水的混合溶液中，搅拌均匀，将Bi(NO3)3·5H2O加入到其中，搅拌2h，将得到的悬浮液干燥，得到的块状固体将其研磨成粉末；
(2)将上述粉末在500℃温度下保温4h，然后再在450℃温度下保温12h，冷却后得到g-C3N4/CeO2/Bi2O3三元复合材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，g-C3N4、CeO2和Bi(NO3)3·5H2O的质量为3:4:14.55。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，无水乙醇和去离子水的体积比为5:2。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将得到的悬浮液于80℃下干燥12h。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以15℃/min的升温速率加热到500℃。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，g-C3N4通过如下步骤制备：将双氰胺在600℃下加热4小时，升温速率为15℃/min；冷却后得到g-C3N4。
7.一种如权利要求1-6任一所述的方法制备的g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料。
8.一种如权利要求1-6任一所述的方法制备的g-C3N4/CeO2/Bi2O3异质结光催化尾气降解材料作为汽车尾气降解催化剂的用途。
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