[發明專利]一種金屬元素摻雜的CNB光催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201610978829.8
• 申請日: 2016-11-07
• 公開（公告）號: CN106582760A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 崔玉民;李慧泉;苗慧;陶棟梁
• 申請（專利權）人: 阜陽師范學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/34
• 代理公司: 北京康思博達知識產權代理事務所(普通合伙)11426
• 代理人: 劉冬梅,路永斌

技術領域

本發明屬于光催化領域，涉及一種金屬元素摻雜的CNB光催化劑及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著工業生產的快速發展，環境污染問題一直受到人們的普遍關注。隨著治理工業污染技術的不斷提高，光催化技術，即利用太陽能對污染物進行光催化降解技術在環境治理方面的研究越來越深入。

研究光催化劑的另一條思路是尋找新型光催化劑。

g-C₃N₄以其光催化活性較高、穩定性好、原料價格便宜、尤其是不含金屬這一突出優點，使它成為一種新型的光催化材料，然而，單一相催化劑通常因量子效率低而使其光催化性能表現不夠理想，由于g-C₃N₄材料光生電子-空穴復合率較高，導致其催化效率較低，從而限制了它在光催化方面的應用。

因此，基于g-C₃N₄材料開發一種光催化效率高，制備方法簡便快速的光催化劑具有巨大的實用價值。

發明內容

為了解決上述問題，本發明人進行了銳意研究，結果發現：用金屬元素和非金屬元素共同對石墨相氮化碳進行摻雜，制得的雙摻雜的石墨相氮化碳與單純的石墨相氮化相比，對有機染料具有較高的可見光催化活性，從而完成了本發明。

本發明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本發明提供一種金屬元素摻雜的CNB光催化劑，其特征在于，該光催化劑中摻雜有金屬元素，其中，所述金屬元素為第二過渡金屬元素，優選選自釔、鋯、鈮、鉬、锝、釕、銠、鈀、銀或鎘中的一種。

第二方面，本發明提供一種制備上述金屬元素摻雜的CNB光催化劑的方法，其中，所述方法包括以下步驟：

步驟1，將硼源與碳氮源混合，分散于第一分散劑中，除去第一分散劑后煅燒，制得CNB；

步驟2，將含有金屬元素的化合物分散于第二分散劑中，制成第二分散體系，將步驟1制得的CNB加入第二分散體系，在紫外光下反應，除去第二分散劑，干燥。

附圖說明

圖1示出樣品的XRD譜圖；

圖2示出樣品的紅外譜圖；

圖3-1示出CNB催化劑光催化降解MO的UV-Vis譜隨時間的變化圖；

圖3-2示出Pd_0.05/CNB催化劑光催化降解MO的UV-Vis譜隨時間的變化圖；

圖3-3示出Pd_0.1/CNB催化劑光催化降解MO的UV-Vis譜隨時間的變化圖；

圖3-4示出Pd_0.2/CNB催化劑光催化降解MO的UV-Vis譜隨時間的變化圖；

圖4示出樣品的紫外-可見漫反射光譜；

圖5示出樣品的光致發光光譜；

圖6示出樣品可見光催化活性；

圖7示出清除劑對樣品光催化效率的影響圖。

具體實施方式

下面通過對本發明進行詳細說明，本發明的特點和優點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。

以下詳述本發明。

根據本發明的第一方面，提供一種金屬元素摻雜的CNB光催化劑，其特征在于，該光催化劑中摻雜有金屬元素，其中，所述金屬元素為第二過渡金屬元素，優選選自釔、鋯、鈮、鉬、锝、釕、銠、鈀、銀或鎘中的一種，更優選選自鈀、銀或鎘中的一種，如鈀。

在本發明中，基于金屬元素摻雜的CNB光催化劑的總重量，以其中金屬元素的重量計，其中所述金屬元素的重量分數為5wt％～30wt％，優選為8wt％～25wt％，如10wt％、20wt％。

在本發明中，所述金屬元素摻雜的CNB光催化劑，根據其XRD譜，在2θ＝27.40°附近存在較低特征峰，在2θ＝13.00°附近存在較寬特征峰。

在本發明中，所述金屬元素摻雜的CNB光催化劑，根據其紅外光譜，在波數為3500cm^-1-2800cm^-1范圍內存在的是CNB中NH鍵的伸縮振動峰；在波數1000cm^-1到1650cm^-1的范圍內出現的特征峰歸屬于C-N的伸縮振動峰和C＝N的伸縮振動峰，位于1159cm^-1、1269cm^-1、1336cm^-1的吸收峰分別歸屬于CNB的C-N的伸縮振動特征峰，位于1650cm^-1的吸收峰歸屬于CNB的C＝N雙鍵的伸縮振動峰，另外在810cm^-1的吸收峰則歸屬于三嗪環的彎曲振動。