一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法和产品及其应用技术

本发明专利技术公开了一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法和产品及其应用，通过一锅法将MoO3‑

【技术实现步骤摘要】
一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法和产品及其应用


[0001]本专利技术属于光催化纳米材料领域，具体涉及到一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法和产品及其应用。

技术介绍

[0002]大量化石燃料燃烧导致二氧化碳(CO2)排放水平不断上升，引发了人们对能源短缺和全球变暖、海洋酸化等问题的广泛关注。利用可再生太阳能催化还原CO2转化成其他具有高附加值的产品是解决能源短缺和环境问题的有效方法之一。由于CO2的化学稳定性高导致光催化产量较低，可以利用热催化提升反应效率。
[0003]光热催化是基于光激发和热活化的协同效应，相比于单一催化，具有更高的反应活性。材料对紫外
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可见
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红外(UV
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Vis
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IR)波段光产生吸收后，价带上的电子被激发，在极快时间内向导带上迁移，留下了空穴，形成电子
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空穴对。空穴捕获的光电子在热激活的热状态下可以向导带进行二次跃迁，充足的热量也能够加速载流子在催化剂上的迁移，从两个方面上抑制了载流子的复合，对于催化反应起着至关重要的作用；其次温度升高有利于反应物和产物分子的扩散，分子的热运动增强，改善了传质过程。
[0004]在已经报道的各种光催化剂中，石墨相氮化碳(g
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C3N4)具有原料易得、价格低廉、能带结构合适、分子结构可调控等优势。其禁带宽度在2.7eV左右，具有良好的可见光吸收特性，在光催化降解污染物、光解水制氧制氢、光催化有机合成和光催化CO2还原等方面具有良好的应用前景。但是由于表面积低、能带宽和电子空穴对的高重组率限制了纯g
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C3N4的光催化还原CO2的性能。
[0005]为了有效改善g
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C3N4的光催化性能，科研人员开发出各种方案来解决这些问题，例如通过形态控制、缺陷工程、掺杂元素的手段来达到增大比表面积、增加反应活性位点、调节带隙等目的。但是，同大多数其他聚合物半导体一样，共价g
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C3N4通常表现出较高的激子结合能，载流子易重组等问题；此外，传统制备法制备的C3N4比表面积小、仅可利用少量的可见光(<460nm)、光生载流子易于复合，导致其光催化效率低下。考虑到氧化还原反应的有效进行，即使是充分利用可见光的前提下，对太阳全光谱的利用率也不超过50％。大部分红外区(占太阳全光谱53％)的能量主要以热耗散的形式散发，在光反应过程被浪费掉。此外，受限于CO2分子的化学热力学稳定性好、化学惰性强的属性，光催化反应的转化效率不高。大多数产物生成速率仍在μmol
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gcat
‑1·
h
‑1的水平，难以满足工业化生产的需求指标。

技术实现思路

[0006]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0007]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0008]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法，包括，
[0010]称取双氰胺和氯化钠溶于水中，搅拌，在搅拌条件下，加入钼酸盐溶液，搅拌，制得混合液；
[0011]将混合液冷冻，待冻成固体后冷冻干燥，将干燥后的产物放入管式炉中煅烧、降温，得煅烧后的样品；
[0012]将煅烧后的样品研磨、洗涤、抽滤、干燥，得到MoO3‑
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修饰的蜂窝状g
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C3N4复合样品。
[0013]作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：双氰胺和氯化钠的摩尔比为1:10。
[0014]作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述钼酸盐为钼酸铵、钼酸钠中的一种或两种。
[0015]作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述钼酸盐溶液，其质量浓度为1％。
[0016]作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述冷冻干燥，干燥温度为
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10～0℃，干燥时间为24～48h。
[0017]作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述煅烧，是从室温以1～4℃/min升至550～600℃，恒温4～8h，煅烧气氛范围为99％氮气。
[0018]作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述降温，降温速率为10℃/h。
[0019]作为本专利技术所述制备方法的一种优选方案，其中：所述MoO3‑
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修饰的蜂窝状g
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C3N4复合样品，其中，钼与g
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C3N4的质量比为0.1～5％：1。
[0020]本专利技术的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法制得的产品。
[0021]本专利技术的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂在光热催化还原CO2中的应用。
[0022]本专利技术有益效果：
[0023]本专利技术提供一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法，该制备方法简单易行，且制备条件容易控制，所制备的氧缺陷MoO3‑
x
修饰蜂窝状g
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C3N4复合光催化剂有较好的光热催化CO2活性还原。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0025]图1是本专利技术实施例2～3制备得到的块状g
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C3N4、蜂窝状g
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C3N4和氧缺陷MoO3‑
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修饰的蜂窝状g
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C3N4复合催化剂的X射线衍射图；
[0026]图2是本专利技术实施例3制备得到的氧缺陷MoO3‑
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修饰的蜂窝状g
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C3N4复合催化剂的
扫描电镜图；
[0027]图3本专利技术实施例3制备得到的氧缺陷MoO3‑
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修饰的蜂窝状g
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C3N4复合催化剂的透射电镜图；
[0028]图4是本专利技术实施例1～3制备得到的块状g
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C3N4、蜂窝状g
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C3N4和氧缺陷MoO3‑
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修饰的蜂窝状g
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C3N4复合催化剂的光热催化CO2还原效果图。
[0029]图5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法，其特征在于：包括，称取双氰胺和氯化钠溶于水中，搅拌，在搅拌条件下，加入钼酸盐溶液，搅拌，制得混合液；将混合液冷冻，待冻成固体后冷冻干燥，将干燥后的产物放入管式炉中煅烧、降温，得煅烧后的样品；将煅烧后的样品研磨、洗涤、抽滤、干燥，得到MoO3‑
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修饰的蜂窝状g
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C3N4复合样品。2.如权利要求1所述三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法，其特征在于：双氰胺和氯化钠的摩尔比为1:10。3.如权利要求1或2所述三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法，其特征在于：所述钼酸盐为钼酸铵、钼酸钠中的一种或两种。4.如权利要求3所述三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法，其特征在于：所述钼酸盐溶液，其质量浓度为1％。5.如权利要求4所述三维蜂窝状石墨相氮化碳复合光热催化剂的制备方法，其特征在于：所述冷冻...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠玉，李晨露，王亚男，徐松，李霞章，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：