[發明專利]一種鉻摻雜MCM?48負載氮化碳的復合光催化劑及其應用

在審

• 申請號: 201710119732.6
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106881142A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 張金龍;雷菊英;王靈芝;田寶柱;邢明陽
• 申請（專利權）人: 蘇州聚康新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J29/03
• 分類號: B01J29/03;C02F1/30;A62D3/17;C02F101/38
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種復合催化劑，具體涉及一種鉻摻雜MCM-48負載氮化碳的復合光催化劑及其應用,屬于光催化技術領域。

背景技術

有機染料在人們日常生活中有廣泛的用途，但這些染料具有很高的穩定性，一般很難生物分解。由于對人體有很強的毒性和致癌性而被列為優先控制污染物之一。因此，降解有機染料引起人們的廣泛關注。在眾多有機染料的降解方法中，光催化氧化是比較高效綠色的技術，然而目前可見光下的高效催化劑較少。

氮化碳作為非金屬半導體催化劑具有化學穩定性高、密度低、耐磨性好、生物兼容性強等優點。同時，氮化碳的禁帶寬度較窄(約2.7eV)，因此它的光響應波長可以拓寬到450nm的可見光區。但是氮化碳又存在比表面積小、光生電子和空穴的復合幾率很大，對光子的有效利用率較低的缺點，這大大限制了氮化碳的進一步發展。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻雜MCM-48負載氮化碳的復合光催化劑，合成過程簡單，操作便捷，能高效利用原料，而且無溶劑的消耗，制備出比表面積較大的催化劑并在一定程度上保持了有序的介孔孔道，能夠大幅度提高光催化效率，在可見光下對2號甲基橙具有較高的光催化氧化活性。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種鉻摻雜MCM-48負載氮化碳的復合光催化劑，氮化碳負載在介孔硅的孔道里，在光催化過程中與摻雜在MCM-48骨架中的鉻產生協同作用。

優選方案，具體制備方法如下：定量的氰胺前驅體放置于瓷方舟中，在上面平鋪定量的鉻摻雜MCM-48,然后用鋁箔紙把瓷方舟包起來并在上方扎幾個出氣小孔，放入馬弗爐中程序升溫煅燒，得到Cr-MCM-48負載氮化碳的材料。

優選方案，氰胺前驅體可以是單氰胺、雙氰胺或三聚氰胺，且用量為2g。

優選方案，Cr-MCM-48的用量為0.40g且在制備過程中通過調控加入正硅酸乙酯、硝酸鉻(Cr(NO3)3·9H2O)的比例來調節鉻的含量；所述正硅酸乙酯、硝酸鉻(Cr(NO3)3·9H2O)的比例為10:1～40:1。

優選方案，在馬弗爐中程序升溫煅燒過程中，先升溫到250℃保溫2h，然后再升溫到550℃保溫4h，升溫速度都是3℃/min。

優選方案，具體制備方法分別在酸性和堿性條件。

本發明的另一個目的是提出了本發明鉻摻雜MCM-48負載氮化碳的復合光催化劑在光催化氧化有機染料的應用上具有更高的光催化活性。

由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

本發明的鉻摻雜MCM-48負載氮化碳的復合光催化劑，以Cr-MCM-48介孔氧化硅材料為載體，通過兩步程序升溫氣相凝聚的方法在MCM-48介孔孔道中原位生成氮化碳并同時保持一定的孔道結構。

具體優勢體現在：

1)相對于傳統的灌注方法，本發明提供的制備方法合成過程簡單，操作便捷，能高效利用原料，而且無溶劑的消耗。

2)本發明將氮化碳負載在介孔氧化硅的孔道中，制備出比表面積較大的催化劑并在一定程度上保持了有序的介孔孔道。

3)本發明制備的復合光催化劑，光生電子和空穴可有效分離，能夠大幅度提高光催化效率。

4)本發明制備的復合光催化劑在可見光下對2號甲基橙具有較高的光催化氧化活性。

附圖說明

下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：

附圖1為實施案例1所制備得到樣品的紫外譜圖；

附圖2為實施案例1-3所制備得到樣品的透射電鏡測試結果示意圖；

附圖3為負載C₃N₄前(A)和負載C₃N₄后(B)酸性條件下制備的Cr-MCM-48(Si/Cr＝30,pH＝6,7,8)的小角XRD圖；

附圖4為實施案例1-5所制備的樣品的廣角XRD譜圖；

附圖5為實施案例1-5所制備得到樣品在300W Xe燈加420濾光片的光源下顯示了酸堿條件下制備所得TiO₂/Cr-MCM-48在可見光下降解Orange II的光催化活性示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。