一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料及其制备方法与应用，该复合材料制备方法包括先将还原回收金纳米颗粒的巴斯德毕赤酵母在一定条件下煅烧，再通过高温共沉积的方式掺杂到g‑C3N4中；该制备方法中的金来源于生物回收金，绿色环保，制备方法简便，反应过程条件易控，未产生二次污染，环保效益好。合成的复合光催化材料对光吸收范围广、吸收强度大，光生载流子具有高传导率和低复合率，复合光催化材料的光催性能好、稳定性高、抗光腐蚀能力强。将该复合光催化材料用于对染料废水处理，去除率高、操作简单、成本低廉。

权利要求

1.一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将酵母菌加入金离子溶液中，振荡反应，得到负载纳米金的酵母菌；

(2)将负载纳米金的酵母菌和强碱按1：(0.1-10)的质量比混合均匀，研磨，煅烧，得到纳米金负载多孔碳；

(3)将纳米金负载多孔碳和三聚氰胺加入水中，搅拌混合，干燥，煅烧，研磨，得到Au@PC/g-C3N4复合光催化材料，其中纳米金负载多孔碳与三聚氰胺的质量百分比为1.67-6.67：

100。

2.根据权利要求1所述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述酵母菌以酵母菌冻干粉的形式加入金离子溶液中，所述酵母菌冻干粉与金离子溶液的质液比为3～5g/L；所述金离子溶液中金离子的浓度为0.5～

2mmol/L。

3.根据权利要求1或2所述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧的温度为500～700℃，时间为1～2h；

步骤(3)所述煅烧分阶段进行，先在500℃煅烧2h，再在550℃煅烧2h。

4.根据权利要求3所述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述三聚氰胺与水的质液比为60～80g/L。

5.根据权利要求3所述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述酵母菌为巴斯德毕赤酵母。

6.根据权利要求3所述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述强碱为KOH或NaOH。

7.根据权利要求3所述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述振荡反应的条件为：25～35℃、150～180rpm下振荡反应36～

48h；

步骤(1)所述振荡反应和步骤(2)、(3)所述煅烧均在惰性气体或氮气氛围中进行；

步骤(2)和(3)所述研磨均指研磨到可过100目筛的程度；

步骤(3)所述搅拌混合的时间为2～3h；所述干燥温度为60～80℃，干燥时间为8～10h。

8.权利要求1-7任一项所述方法制得的一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料。

9.权利要求8所述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料在光催化降解领域中的应用。

10.根据权利要求9所述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料在光催化降解领域中的应用，其特征在于，所述应用为在处理染料废水中的应用。

说明书

一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料及其制备

方法与应用

技术领域

[0001] 本发明属于材料制备和污水处理领域，具体涉及一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4)及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 光催化氧化技术因其能通过有效利用光能，实现将太阳能转化成化学能，并可应用于有机污染物的高效降解、电解水制氢制氧及催化二氧化碳还原高附加值燃料等反应过程，而被视为是解决当前日益突出的环境问题及举世瞩目的能源问题最有前景的高级氧化技术之一。传统的半导体材料TiO2禁带宽度较大(3.2eV)，仅可对只占太阳光4％的紫外波谱做出催化活性响应，限制了太阳能的高效利用。因此，发展能响应可见光(460nm<λ<760nm)的光催化材料并将其应用于降解工业常见有机污染物成为催化研究领域发展趋势之一。

[0003] 近年来，基于对可见光在光催化领域的探索与应用，氮化碳(g-C3N4)，作为一种典型的2D平面状非金属π共轭聚合物半导体(禁带宽度约为2.7eV)，受到了领域内研究者们的广泛关注。g-C3N4薄膜可由尿素、三聚氰胺等原料经高压热解法、离子注入法、气相沉积法、液相电沉积法等方法制备而成，但纯的g-C3N4薄膜具有高电荷载流子复合率、低电导性、低比表面积等缺陷，这都限制了其在光催化领域的实际应用。因此对g-C3N4进行一定的改性，开发具有高可见光光催化响应的复合光催化材料是实现高效降解处理废水中有机污染物的有效途径。

发明内容

[0004] 为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的制备方法。

[0005] 该方法有效高值化利用回收纳米金的微生物，制备成对可见光吸收范围广、光生载流子分离效率高、复合率低和稳定性高的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料。

[0006] 本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料。

[0007] 本发明的再一目的在于提供上述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料在光催化降解领域中的应用。

[0008] 本发明目的通过以下技术方案实现：

[0009] 一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

[0010] (1)将酵母菌加入金离子溶液中，振荡反应，得到负载纳米金的酵母菌；

[0011] (2)将负载纳米金的酵母菌和强碱按1：(0.1-10)的质量比混合均匀，研磨，煅烧，得到纳米金负载多孔碳；

[0012] (3)将纳米金负载多孔碳和三聚氰胺加入水中，搅拌混合，干燥，煅烧，研磨，得到Au@PC/g-C3N4复合光催化材料，其中纳米金负载多孔碳与三聚氰胺的质量比为1.67-6.67：100。

[0013] 步骤(1)所述酵母菌优选以酵母菌冻干粉的形式加入金离子溶液中，所述酵母菌冻干粉与金离子溶液的质液比优选为3～5g/L；所述金离子溶液的浓度优选为0.5～2mmol/L。

[0014] 所述酵母菌冻干粉优选由以下方法制得：将酵母菌在YPD培养基中培养稳定后，洗涤、干燥并制成冻干粉。

[0015] 所述培养时间优选为48h。

[0016] 步骤(1)所述酵母菌优选为巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris GS115)。所述巴斯德毕赤酵母购买于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CICC 1958。

[0017] 步骤(1)所述振荡反应的条件优选为：25～35℃、150～180rpm下振荡反应36～48h。

[0018] 步骤(1)所述振荡反应和步骤(2)、(3)所述煅烧均优选在惰性气体或氮气氛围中进行。

[0019] 步骤(1)所述酵母菌在自身供电子条件下，将金离子还原成负载在菌体表面或周质的金纳米颗粒。

[0020] 步骤(2)所述强碱优选为KOH或NaOH。

[0021] 步骤(2)所述煅烧的温度优选为500～700℃，时间优选为1～2h。

[0022] 步骤(2)所述煅烧后的产物还需洗涤处理，具体是：分别用3％的盐酸和去离子水洗涤2～3次后于60℃下烘干，得到纳米金负载多孔碳。

[0023] 步骤(2)和(3)所述研磨均指研磨到可过100目筛的程度。

[0024] 步骤(2)和(3)所述煅烧均优选在管式炉中进行。

[0025] 步骤(3)所述三聚氰胺与水的质液比优选为60～80g/L。

[0026] 步骤(3)所述搅拌混合的时间优选为2～3h。

[0027] 步骤(3)所述干燥温度优选为60～80℃，干燥时间优选为8～10h。

[0028] 步骤(3)所述煅烧优选分阶段进行，先在500℃煅烧2h，再在550℃煅烧2h。

[0029] 上述方法制得的一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料。

[0030] 上述一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料在光催化降解领域中的应用。

[0031] 所述应用优选为在处理染料废水中的应用。

[0032] 所述在处理染料废水中的应用，包括以下步骤：将Au@PC/g-C3N4复合光催化材料与染料废水混合，在黑暗条件下振荡达到吸附平衡，再在光照条件下进行光催化降解，完成对染料废水的处理。

[0033] 所述Au@PC/g-C3N4复合光催化材料在染料废水中的投加量为0.4～1g/L。

[0034] 所述染料废水中染料优选为罗丹明B、亚甲基蓝和孔雀石绿。

[0035] 所述染料废水中染料的浓度优选为5～20mg/L。

[0036] 所述振荡的时间优选为0～60min。

[0037] 所述光催化降解优选在波长＞420nm的可见光下进行。

[0038] 所述光催化降解优选在染料废水自身的pH(pH≈5.61)条件下进行。

[0039] 所述光催化降解的时间优选为20-120min。

[0040] 与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

[0041] 1、本发明所制备的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料中的金来源于生物回收的金纳米颗粒，属于二次金属资源的高值化应用且成本低，所述金纳米颗粒的合成方法简便，合成过程无污染产生，合成的纳米金催化活性高。

[0042] 2、本发明通过生物法-化学法联用将回收纳米金的酵母菌烧制成比表面积大的多孔炭，并用其对半导体进行改性，有效提高半导体的比表面积，促进电子传递效率；制备过程未使用任何有机溶剂，具有环保绿色等优点。

[0043] 3、本发明所述方法中原材料酵母菌及三聚氰胺来源丰富，价格低廉，制备方法工艺简便，有利于工业化规模生产。

[0044] 4、本发明制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料在可见光光照条件下具有产生并高效转移光生载流子的特性，有效处理罗丹明B废水，表现出操作简单、成本低、光催化降解效果好、处理快等优点；其对罗丹明B的最大降解效率可达到94.3％，三次循环利用后其催化降解率仍可达到80.45％，且复合材料表现出良好的稳定性和抗腐蚀性。

[0045] 5、本发明获得一种对吸收可见光范围广、光生载流子复合率低、光催效果好的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4)，将其用于光催化降解，其流程简便、反应过程环保、无二次污染、易控制，具有重要意义。

附图说明

[0046] 图1为本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭(Au@PC)、纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3和Au@PC/g-C3N4-4)和对比例1制得的纯氮化碳材料(g-C3N4)的X射线衍射图。

[0047] 图2为本发明实施例1制得的Au@PC/g-C3N4-2复合光催化材料的扫描电镜图，其放大倍数为10000倍。

[0048] 图3为本发明实施例1制得的Au@PC/g-C3N4-2复合光催化材料的透射电镜图，其放大倍数为10000倍。

[0049] 图4为本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)和纳米金负载多孔炭(Au@PC)以及对比例1制得的纯氮化碳材料(g-C3N4)的紫外-可见光漫反射吸收光谱图。

[0050] 图5为本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)、对比例1制得的纯氮化碳材料(g-C3N4)和对比例2制得的多孔炭改性氮化碳复合材料(PC/g-C3N4-2)的光生表面光电流图。

[0051] 图6为本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)的N2吸附-脱附曲线图。

[0052] 图7为本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭(Au@PC)和纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3、Au@PC/g-C3N4-4)以及对比例1制得的纯氮化碳材料(g-C3N4)在黑暗条件下对罗丹明B的吸附去除效果图。

[0053] 图8为本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3、Au@PC/g-C3N4-4)和对比例1制得的纯氮化碳(g-C3N4)在可见光(λ>420nm)照射下对罗丹明B的降解效果图。

[0054] 图9为本发明对比例2制得的多孔炭改性氮化碳复合材料(PC/g-C3N4-2、PC/g-C3N4-2、PC/g-C3N4-3、PC/g-C3N4-4)在可见光(λ>420nm)照射下对罗丹明B的降解效果图。

[0055] 图10为本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)循环降解罗丹明B的降解效果图。

具体实施方式

[0056] 下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0057] 本申请实施例所用巴斯德毕赤酵母均购买于中国工业微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CICC 1958。

[0058] 实施例1：

[0059] 一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料，该复合材料由以下方法制备：

[0060] (1)将巴斯德毕赤酵母在YPD培养液中培养48h后，取出并离心，用去离子水洗涤2～3次后再离心，然后放入冷冻干燥器制成冻干粉。

[0061] (2)将步骤(1)中巴斯德毕赤酵母冻干粉加入到金离子溶液中，得混合悬浊液，其中酵母菌冻干粉在混合溶液中的浓度为4g/L，Au3+浓度为1mmol/L。在室温下，往混合悬浊液中通氮气30min后密封，将其置于30℃、160rpm的空气恒温振荡箱中反应48h后，得到表面或周质负载纳米金颗粒的酵母菌，此时，菌体颜色由乳白色转变为紫红色。

[0062] (3)将步骤(2)中制备的负载纳米金颗粒的酵母菌与KOH按1:1的质量比混合后充分研磨，使其可过100目筛，再置入管式炉中，通N2条件下升温至600℃并煅烧1h，其中升温速度为5℃/min，得到纳米金负载多孔炭(Au@PC)。把得到的纳米金负载多孔炭分别用3％的盐酸和去离子水洗涤2～3次后于60℃烘干，备用。

[0063] (4)分别取0.05g、0.08g、0.1g和0.2g步骤(3)所制备的纳米金负载多孔炭与3g三聚氰胺一起加入到40ml去离子水中，振荡2h后，于70℃烘干8h。再将其置于管式炉中以10℃/min升温至500℃并保持2h，再升温至550℃后保持2h，然后自然降温至室温，取出并研磨使其可过100目筛。即得到纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料，分别记为Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3和Au@PC/g-C3N4-4。

[0064] 对比例1：

[0065] 一种纯氮化碳材料(g-C3N4)的制备，包括以下步骤：

[0066] 将3g三聚氰胺加入到40ml去离子水中，振荡2h后，于70℃烘干。再置于管式炉中以10℃/min升温至500℃并保持2h，再升温至550℃后保持2h，然后自然降温至室温，取出研磨使其可过100目筛。即得到纯氮化碳材料(g-C3N4)。

[0067] 对比例2：

[0068] 一种多孔炭改性氮化碳复合材料(PC/g-C3N4)的制备，包括以下步骤：

[0069] (1)多孔炭的制备：将巴斯德毕赤酵母冻干粉(巴斯德毕赤酵母冻干粉的制备方法同实施例1)与KOH按1:1的质量比混合后充分研磨，使其可过100目筛，再置入管式炉中，通N2条件下升温至600℃并煅烧1h，其中升温速度为5℃/min，得到纯的酵母菌多孔炭。

[0070] (2)多孔炭改性氮化碳复合材料(PC/g-C3N4)的制备：分别取0.05g、0.08g、0.1g和0.2g步骤(1)所制备的酵母菌多孔炭与3g三聚氰胺一起加入到40ml去离子水中，振荡2h后，于70℃烘干。再将其置于管式炉中以10℃/min升温至500℃并保持2h，再升温至550℃后保持2h，然后自然降温至室温，取出并研磨使其可过100目筛。即得到多孔炭改性氮化碳复合光催化材料，分别记为PC/g-C3N4-1、PC/g-C3N4-2、PC/g-C3N4-3和PC/g-C3N4-4。

[0071] 将本发明实施例1中制得的纳米金负载多孔炭(Au@PC)和纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3和Au@PC/g-C3N4-4)，以及对比例1中制得的纯氮化碳材料(g-C3N4)进行X射线衍射图谱分析，结果如图1所示。
由图1可知，Au@PC的衍射峰符合单斜晶体金纳米颗粒的经典衍射峰(JCPDS card No.04-
0784)，纯氮化碳材料(g-C3N4)则在衍射角为13.1°和27.2°出峰，分别对应g-C3N4平面三嗪单元中的(100)和(002)晶面(JCPDS card No.50-1250)。在4种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的XRD图中，均包含了金纳米颗粒和g-C3N4的衍射峰，且随着Au@PC的掺杂量增加，Au@PC/g-C3N4复合材料中的金的衍射峰强度增加，而g-C3N4的衍射峰呈现减弱趋势，这说明Au@PC和g-C3N4在合成过程中发生一定反应，成功制备了Au@PC/g-C3N4复合光催化材料。

[0072] 将本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料进行扫描电镜和透射电镜分析，结果如图2和图3所示。图2为本发明1中实例1制备的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)的扫描电镜图。图3为本发明1中实例1制备的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)的透射电镜图。由图2和图3可知，本发明纳米金负载多孔炭修饰的氮化碳复合光催化材料中，Au纳米颗粒均匀负载在多孔炭上，而纳米金负载多孔炭则与氮化碳紧密堆叠在一起，其中纳米金呈无规则的颗粒状，来源于巴斯德毕赤酵母的微生物碳呈多孔特征，g-C3N4则呈不规则薄片状。

[0073] 将本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)、纳米金负载多孔碳(Au@PC)和对比例1制得的纯氮化碳材料(g-C3N4)进行紫外-可见光漫反射吸收光谱分析，结果如图4所示。由图4可知，纳米金负载多孔炭修饰氮化碳复合光催化材料对可见光具有更强的吸附性，相比于纯氮化碳，其在可见光区域的吸附强度均明显提升，吸附波长区域更广，因此更有利于光生载流子的产生。另外，纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料所展示的可见光波谱图相对于纯氮化碳发生了红移，使得禁带宽度由原来的2.74eV(g-C3N4)减少至2.69eV(Au@PC/g-C3N4-2)，促进了材料对可见光的吸收率。

[0074] 将本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)、对比例1制得的纯氮化碳材料(g-C3N4)以及对比例2制得的多孔炭改性氮化碳复合材料(PC/g-C3N4-2)进行半导体的表面光生电流分析，结果如图5所示。由图5可知，纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料在同等可见光条件照射下所产生的光电流强度高于对比例2制得的多孔炭改性氮化碳复合材料，且远高于对比例1制得的纯氮化碳材料，这就充分说明了生物回收的纳米金及酵母菌多孔炭的存在可促进半导体光生载流子的转移和分离效果，进而提高其应用中的光催化性能。

[0075] 将进行本发明实施例1制得的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)进行BET比表面积及N2吸-脱附实验，结果如图6所示。由图6可知，纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的比表面积是23.49m2/g，总孔容积为0.19cm3/g，平均孔径为32.51nm。其N2吸-脱附曲线属于Ⅳ型等温线。

[0076] 实施例2

[0077] 一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料在染料废水处理中前端吸附的作用。

[0078] 将实施例1制备的纳米金负载多孔炭(Au@PC)、纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3和Au@PC/g-C3N4-4)和对比例1制备的氮化碳材料(g-C3N4)应用于废水染料处理阶段的前端吸附，包括以下步骤：配制6份
10mg/L的罗丹明B溶液。分别加入上述实施例1和对比例1所制备的6种材料，材料投加量均为1g/L。于室温下磁力搅拌，搅拌速度为160rpm。从反应初始至反应1h的时间段内，每10min取样离心分离，并采用紫外-分光光度法在波长为554nm处测定离心液中剩余罗丹明B的含量，并计算不同材料对罗丹明B的去除率，结果如图7所示。由图7可知，采用Au@PC、Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3、Au@PC/g-C3N4-4和g-C3N4对罗丹明B的吸附均在
30min内达到吸附平衡，吸附1h后其对应的去除率分别为91.82％、21.12％、25.48％、
27.44％、30.97％和9.09％。通过对比发现，纯氮化碳对染料吸附率极低，纳米金负载多孔炭材料则表现出较高的吸附效果。且纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料对罗丹明B的吸附效果与其中Au@PC的掺杂量成正比。

[0079] 实施例3

[0080] 一种纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料在染料废水处理中光催降解的作用。

[0081] 将实施例1制备的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3和Au@PC/g-C3N4-4)和对比例1制备的氮化碳材料(g-C3N4)应用于废水染料处理阶段的光催化降解，包括以下步骤：分别称取100mg实施例1制备的Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3和Au@PC/g-C3N4-4复合光催化材料和对比例1制备的g-C3N4材料，分别加入到体积为100mL、浓度为10mg/L的罗丹明B水溶液中，在遮光的黑暗条件下振荡吸附30min使其达到吸附平衡，再在可见光照射下(λ>420nm)进行光催降解反应，反应时间为120min，每20min取样离心分离，采用紫外-分光光度法在波长为
554nm处测定离心液中剩余罗丹明B的浓度，并计算罗丹明B的余留率。在本实施中，设置1个不加任何催化材料、体积为100mL、浓度为10mg/L的罗丹明B溶液作为对照组，用于空白比照。不同纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4)在可见光下对罗丹明B的降解效果图如图8所示。由图8可知，罗丹明B在可见光照条件下保持稳定；采用g-C3N4、Au@PC/g-C3N4-1、Au@PC/g-C3N4-2、Au@PC/g-C3N4-3和Au@PC/g-C3N4-4材料在可见光下对罗明B降解120min后，体系中罗丹明B的残留率分别为70.86％、18.89％、5.7％、12.37％和
32.8％。对应的降解率分别为29.14％、81.11％、94.3％、87.63％和67.2％。说明Au@PC的掺杂能有效促进氮化碳材料的光催响应对有机污染物的降解作用。

[0082] 实施例4

[0083] 一种多孔炭改性氮化碳复合材料在染料废水处理中光催降解的作用。

[0084] 将对比例2制备的多孔炭改性氮化碳复合材料(PC/g-C3N4-1、PC/g-C3N4-2、PC/g-C3N4-3和PC/g-C3N4-4)应用于废水染料处理阶段的光催化降解，其实施步骤与实施例3相似：分别称取100mg对比例2中制备的PC/g-C3N4-1、PC/g-C3N4-2、PC/g-C3N4-3和PC/g-C3N4-4复合材料加入到体积为100mL、浓度为10mg/L的罗丹明B水溶液中，在遮光的黑暗条件下振荡吸附30min使其达到吸附平衡，再在可见光照射下(λ>420nm)进行光催降解反应，反应时间为120min，每20min取样离心分离，采用紫外-分光光度法在波长为554nm处测定离心液中剩余罗丹明B的浓度，并计算罗丹明B的余留率。不同多孔炭改性氮化碳复合材料(PC/g-C3N4)在可见光下对罗丹明B的降解效果图如图9所示。由图9可知，PC/g-C3N4-1、PC/g-C3N4-2、PC/g-C3N4-3和PC/g-C3N4-4材料在可见光下对罗明B降解120min后，其降解率分别为
74.37％、87.83％、80.18％和62.6％。通过对比图8、图9可知，相比于纯氮化碳，多孔炭改性氮化碳复合材料及纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料在可见光下对有机物罗丹明B的降解均有促进作用，这种促进作用来源于多孔炭和金纳米颗粒之间的协同作用。

[0085] 实施例5

[0086] 探究本发明的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的稳定性。

[0087] (1)称取100mg实例1制备的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)，加入到体积为100mL、浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中，在黑暗条件下振荡吸附30min达到吸附平衡后，在波长>420nm的可见光照下进行催化降解，催化时间为120min。待催化降解完成后，将Au@PC/g-C3N4-2材料离心收集，并用去离子水清洗3次后，在65℃的下真空干燥。将干燥好的Au@PC/g-C3N4-2材料取出，再次按照第一次相同催化降解条件进行重复罗丹明B降解实验并按照相同方法再生Au@PC/g-C3N4-2。此过程重复2次。

[0088] 将光催降解完全后残余染料液离心，并采用紫外分光光度法于554nm处测量残留的罗丹明B含量，算出复合光催化材料Au@PC/g-C3N4-2循环催化降解罗丹明B过程中的残留率，结果如图10所示。由图10可知，本发明制备的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料(Au@PC/g-C3N4-2)在经吸附-光催化整体过程循环3次后，对罗丹明B的可见光光催化效果仍可达到80.45％，这说明本发明合成的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料的稳定性性良好，光催化降解过程中未被腐蚀，材料可再生重复使用。

[0089] 综上所述，本发明通过充分利用生物还原的纳米金及微生物本身，通过对氮化碳材料进行改性修饰，制备出对可见光吸收范围广、强度大、可促进光生载流子高效转移和分离、稳定性好、循环利用率高的纳米金负载多孔炭改性氮化碳复合光催化材料。该材料制备方法简便、未使用有机溶剂、无二次污染。其对生活常见染料废水的光催化降解过程具有的去除率高、操作简便、廉价环保等优点，因此可广泛应用于废水中染料的降解及消除。本发明也对微生物回收的贵金属/金属纳米颗粒及微生物本身在环境领域的高值化利用具有重要意义。

[0090] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。