[發明專利]一種光催化劑Pd/CNB?CN及其制備和應用

在審

• 申請號: 201710892390.1
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107684931A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 崔玉民;李慧泉;師瑞娟;白翠冰
• 申請（專利權）人: 阜陽師范學院
• 主分類號: B01J31/26
• 分類號: B01J31/26;C02F1/32;C02F101/30
• 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: 路永斌,劉冬梅

技術領域

本發明屬于光催化材料領域，涉及一種治理染料廢水污染的復合光催化劑及其制備方法。

背景技術

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。因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。

為了提高g-C₃N₄的催化活性，最近幾年來，人們研究了很多改性方法。對g-C₃N₄進行改性的非金屬元素包括S、N、C、B、F、P等，一般認為這些非金屬元素取代了3-s-三嗪結構單元中的C、N、H元素，從而形成g-C₃N₄晶格缺陷使得光生電子-空穴對得到有效分離，有效提高其光催化性能。

Zhang等將雙氰胺與BmimPF6(離子液體)混合，經過高溫煅燒后得到P摻雜g-C₃N₄催化劑，經XPS分析表明P元素取代了結構單元中C，少量P摻雜雖然不能改變g-C₃N₄的結構，但是，其明顯改變了g-C₃N₄的電子結構，光生電流也明顯高于沒摻雜g-C₃N₄。

Yan等采用加熱分解三聚氰胺與氧化硼的混合物制備了B摻雜g-C₃N₄，經過XPS光譜分析表明B取代了g-C₃N₄結構中的H，光催化降解染料研究表明B摻雜同時提高了催化劑對光的吸收，因此，羅丹明B光催化降解效率也得到提高。

Liu等將g-C₃N₄在H₂S氣氛里于450℃煅燒制備了具有獨特電子結構S元素摻雜g-C₃N₄的CNS催化劑，XPS分析顯示S取代了g-C₃N₄結構中N。當λ＞300及420nm時S摻雜g-C₃N₄光催化分解水產氫催化效率分別比單一g-C₃N₄提高7.2和8.0倍。

Wang等報道了B、F摻雜g-C₃N₄研究，他們用NH₄F作為F源與DCDA制得F元素摻雜g-C₃N₄催化劑(CNF)。其研究結果表明F元素已摻入g-C₃N₄的骨架中，形成了C-F鍵，使其中一部分sp²C轉化為sp³C，從而導致g-C₃N₄平面結構不規整。另外，隨著F元素摻雜數量增多，CNF在可見光區域內的吸收范圍也隨之擴大，而其對應的帶隙能由2.69eV降到2.63eV。后來，他們又用BH₃NH₃作為硼源制備B元素摻雜的g-C₃N₄催化劑(CNB)，對其表征發現B元素摻入取代了g-C₃N₄結構單元中的C元素。

Lin等采用四苯硼鈉作為B源，在摻入B的同時，又因苯離去基團的作用使得g-C₃N₄形成薄層結構，其層的厚度為2～5nm，降低了光生電子到達催化劑表面所需要消耗的能量，因此提高光催化效率。

金屬元素摻雜也是改變g-C₃N₄電子能帶結構的重要手段。