【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂技术以及能源可持续发展领域，具体是一种钾掺杂二维富氮氮化碳催化剂、复合催化剂及其制备方法、光催化co2制备甲烷的方法和应用。
技术介绍
1、光催化co2还原，可以通过太阳能将co2转化为化学燃料，建立起一个高效、强大的光催化系统，是清洁能源和保护环境的重要目标和途径。co2在热力学上是惰性的和稳定的，需要非常高的解离能才能被转化还原，这需要使用一种新的催化剂系统。此外，在大多数情况下，由于伴随的析氢反应，产物的选择性不容易控制。因此，设计具有高效率、高选择性的光催化剂仍然是研究前沿。
2、在众多co2还原产物中，甲烷(ch4)具有较高的经济价值和能量密度，因此在该领域的势头逐渐增强。目前，已有多种光催化剂被研究它们对还原co2生成ch4的催化活性，比如氧化物、硫化物和磷化物等。其中，石墨氮化碳具有优异的可见光吸收能力，因此在光催化co2还原领域也得到了广泛的探索，然而，光生载流子的复合率极大地限制了其性能和适用性。因此，找到一种有效的方法来减少其光诱导电荷复合，最终提高其光还原co2制备ch4的催化活性和选择性仍然是一项重大的挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种钾掺杂二维富氮氮化碳催化剂，使用钾对二维富氮氮化碳进行掺杂，得到的钾掺杂二维富氮氮化碳用于光催化co2还原制备甲烷中，具有良好的催化活性和选择性。本专利技术还提供一种钾掺杂二维富氮氮化碳催化剂的制备方法、一种复合催化剂及其制备方法和一种光催化co2制备甲烷的
2、本专利技术第一方面提供了一种氮化碳基催化剂，包括钾掺杂的氮化碳，所述氮化碳为c3n5。
3、本专利技术中，所述c3n5即为富氮氮化碳或二维富氮氮化碳。
4、根据本专利技术的一些实施方式，钾占所述氮化碳基催化剂的0.1wt％～3wt％。
5、根据本专利技术的一些实施方式，所述钾掺杂的氮化碳的微观形貌呈纳米片状。
6、根据本专利技术的一些实施方式，所述钾掺杂的氮化碳的厚度为60～80nm。
7、本专利技术第二方面提供了第一方面所述的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
8、s1、获得含有钾盐和3-氨基-1,2,4-三氮唑的混合溶液；
9、s2、将s1得到的混合溶液进行水热反应，得到晶浆物料；
10、s3、对s2得到的晶浆物料进行固液分离，分离得到的固体进行退火处理，得到钾掺杂的氮化碳基催化剂。
11、根据本专利技术的一些实施方式，所述钾盐为溴化钾、柠檬酸钾中的至少一种。
12、根据本专利技术的一些实施方式，步骤s1的混合溶液中钾元素与3-氨基-1,2,4-三氮唑的摩尔比为(1～10):1。
13、根据本专利技术的一些实施方式，所钾盐和3-氨基-1,2,4-三氮唑的总量与所述溶剂的质量体积比为0.01～5g/ml。
14、根据本专利技术的一些实施方式，所述水为去离子水。
15、根据本专利技术的一些实施方式，所述水和乙醇的体积比为(1～10):1。
16、根据本专利技术的一些实施方式，所述混合溶液的制备是将钾盐和3-氨基-1,2,4-三氮唑混合后，再与溶剂混合。
17、根据本专利技术的一些实施方式，所述混合为搅拌5～20h。
18、根据本专利技术的一些实施方式，步骤s2中，水热反应的条件包括：反应温度为30～150℃；和/或，反应时间为2～10h。
19、根据本专利技术的一些实施方式，所述水热反应在高温高压反应釜中进行。
20、根据本专利技术的一些实施方式，所述固液分离的方法包括离心。
21、根据本专利技术的一些实施方式，步骤s3中固体在退火前先经干燥处理。
22、根据本专利技术的一些实施方式，步骤s3包括：对s2得到的晶浆物料进行离心，将离心得到的固体水洗后干燥，再将干燥得到的粉末进行退火处理。
23、根据本专利技术的一些实施方式，干燥在真空条件下进行。
24、根据本专利技术的一些实施方式，干燥温度为30～100℃。
25、根据本专利技术的一些实施方式，干燥时间为3～12h。
26、根据本专利技术的一些实施方式，步骤s3中，退火处理的反应条件包括：退火温度为300～700℃。
27、根据本专利技术的一些实施方式，退火时间为1～5h。
28、根据本专利技术的一些实施方式，升温速率为1～10℃/min。
29、根据本专利技术的一些实施方式，步骤s3中，退火处理在非活性气氛下进行。
30、根据本专利技术的一些实施方式，所述非活性气氛优选为氩气和/或氮气。
31、根据本专利技术的一些实施方式，退火处理在管式炉中进行。
32、根据本专利技术的一些实施方式，步骤s3还包括：分离得到的固体在退火处理后再进行水洗和醇洗。
33、根据本专利技术的一些实施方式，所述醇洗后进行干燥处理，得到钾掺杂氮化碳。
34、根据本专利技术的一些实施方式，干燥在真空条件下进行。
35、根据本专利技术的一些实施方式，干燥温度为30～100℃。
36、根据本专利技术的一些实施方式，干燥时间为3～12h。
37、本专利技术第三方面提供了一种复合催化剂，包括pt和催化剂，所述催化剂为第一方面所述的催化剂或第二方面所述的制备方法制备得到的催化剂。
38、本专利技术第四方面提供了第三方面所述的复合催化剂的制备方法，其特征在于，使pt沉积于所述催化剂表面。
39、在所述催化剂表面沉积pt，能够提高催化剂的导电性。
40、根据本专利技术的一些实施方式，所述pt的沉积量为复合催化剂总量的0.5wt％～1.5wt％。
41、根据本专利技术的一些实施方式，所述pt的沉积量为复合催化剂总量的1wt％。
42、根据本专利技术的一些实施方式，所述沉积包括：将所述催化剂在含有pt2+的盐溶液中浸渍。
43、根据本专利技术的一些实施方式，所述沉积的方法为：a.将第一方面所述的催化剂分散在水中，超声分散均匀；b.在室温条件下，向其中加入含有pt2+的盐溶液，搅拌均匀；c.经过离心、去离子水洗涤、干燥等过程，得到pt沉积的钾掺杂二维氮化碳催化剂。
44、根据本专利技术的一些实施方式，所述含有pt2+的盐溶液为pt的无机盐溶液，优选为k2ptcl4溶液。
45、根据本专利技术的一些实施方式，以步骤a中水的用量为1μl计，所述催化剂的用量为4.5～5.5mg，所述k2ptcl4溶液的浓度为0.04～0.06m，体积为90～110μl。
46、根据本专利技术的一些实施方式，以步骤a中水的用量为1μl计，所述催化剂的用量为5mg，所述k2ptcl4溶液的浓度为0.05m，体积为100μl。
47、根据本专利技术的一些实施方式，步骤c中所述干燥的温度为55～65℃，干燥的时间为4～6h。
48、根据本专利技术的一些实施方式，步骤c中所述干本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氮化碳基催化剂，其特征在于，包括钾掺杂的氮化碳，所述氮化碳为C3N5。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，钾占所述氮化碳基催化剂质量的0.1wt％～3wt％，优选为0.5wt％～2wt％；
3.权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钾盐为溴化钾、柠檬酸钾中的至少一种；
5.根据权利要求3或4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S3还包括：分离得到的固体在退火处理后再进行水洗和醇洗；
6.一种复合催化剂，其特征在于，包括Pt和催化剂，所述催化剂为权利要求1或2所述的催化剂或权利要求3-5中任一项所述的制备方法制备得到的催化剂。
7.一种根据权利要求6所述的复合催化剂的制备方法，其特征在于，使Pt沉积于所述催化剂表面。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述Pt的沉积量为所述复合催化剂总量的0.5wt％～1.5wt％；
9.一种光催化CO2制备甲烷的方法，其特征在于，包括使CO2
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种氮化碳基催化剂，其特征在于，包括钾掺杂的氮化碳，所述氮化碳为c3n5。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，钾占所述氮化碳基催化剂质量的0.1wt％～3wt％，优选为0.5wt％～2wt％；
3.权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钾盐为溴化钾、柠檬酸钾中的至少一种；
5.根据权利要求3或4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤s3还包括：分离得到的固体在退火处理后再进行水洗和醇洗；
6.一种复合催化剂，其特征在于，包括pt和催化剂，所述催化剂为权利要求1或2所述的催化...
【专利技术属性】
技术研发人员：段焱鑫，崔荣超，梁胜彪，蒋文军，刘振宇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。