[發(fā)明專(zhuān)利]三聚氰胺間苯二酚甲醛聚合物修飾的石墨相氮化碳催化劑、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810999916.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110871109B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘秦;顧浩;丁杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J31/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J31/06;C07C29/15;C07C31/04
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種三聚氰胺間苯二酚甲醛聚合物修飾的石墨相氮化碳催化劑、制備方法及其應(yīng)用。所述方法先將類(lèi)石墨相氮化碳、間苯二酚、甲醛和三聚氰胺混合溶于水中得到澄清溶液后，在120～140℃下水熱反應(yīng)，制得三聚氰胺間苯二酚甲醛聚合物修飾的石墨相氮化碳催化劑。本發(fā)明的三聚氰胺間苯二酚甲醛聚合物修飾的石墨相氮化碳催化劑采用一步水熱法制備，方法簡(jiǎn)單，其光催化活性比g?C₃N₄和MRF的總光催化活性高出6倍之多，而且10次循環(huán)近100h后性能依然穩(wěn)定，環(huán)境友好，成本低廉，適用于光催化二氧化碳制甲醇領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化二氧化碳制甲醇技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種修飾類(lèi)石墨相氮化碳催化劑，具體涉及一種三聚氰胺間苯二酚甲醛聚合物修飾的石墨相氮化碳催化劑 (g-C₃N₄@MRF)、制備方法及其在光催化二氧化碳制甲醇中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

化石燃料的燃燒在過(guò)去幾十年顯著增加，導(dǎo)致了二氧化碳的大量排放和全球氣候變暖。CO₂利用的方向之一是將溫室氣體轉(zhuǎn)化為甲醇液體燃料，可以通過(guò)熱催化、電催化和光催化轉(zhuǎn)化為甲醇。在這些反應(yīng)中，光催化CO₂制甲醇是最有前途的，因?yàn)樘?yáng)能是可再生的，這實(shí)現(xiàn)了溫室氣體向可再生能源甲醇的轉(zhuǎn)變。目前，許多研究小組研究了各種半導(dǎo)體(包括Zn₂GeO₄、ZnGaO₄、NaNbO₃和CaFe₂O₄)的光催化機(jī)理和CO₂還原。然而，這些半導(dǎo)體光催化劑表現(xiàn)并不令人滿意。更重要的是，這些半導(dǎo)體光催化劑的制備會(huì)釋放有害氣體，而且成本很高。因此，需開(kāi)發(fā)具有高效、環(huán)保、低成本的催化劑。

研究表明，g-C₃N₄基催化劑的開(kāi)發(fā)有助于解決上述問(wèn)題。文獻(xiàn)1將g-C₃N₄與Ag₃PO₄半導(dǎo)體偶聯(lián)構(gòu)建異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料，通過(guò)Z型反應(yīng)促進(jìn)電子與空穴的分離，極大地改善了 CO₂還原的光催化活性。但是此種半導(dǎo)體偶聯(lián)催化劑原料昂貴，且制備過(guò)程污染環(huán)境(Y. He,etal.,Environmental ScienceTechnology 49(2015)649-656；L.Liu,et al.,AppliedCatalysis B Environmental 183(2016)133-141.)。

三聚氰胺間苯二酚甲醛聚合物(MFR)常被用于CO₂吸附，是一種具有較大表面積的聚合物，易于大量生產(chǎn)，環(huán)境友好，具有良好的再生性能以及能夠快速吸附CO₂(M. Wang,etal.,RSC Advances 4(2014)61456-61464；H.Zhou,et al.,Chem.Commun 49(2013) 3763-3765.)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有半導(dǎo)體光催化劑環(huán)境不友好、成本高、活性低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種三聚氰胺間苯二酚甲醛聚合物修飾的石墨相氮化碳催化劑、制備方法及其在光催化二氧化碳制甲醇中的應(yīng)用。該催化劑兼具二氧化碳的吸附能力和光催化能力，光催化CO₂還原制備CH₃OH的活性顯著提升。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

三聚氰胺間苯二酚甲醛聚合物修飾的石墨相氮化碳催化劑的制備方法，具體步驟如下：