[發明專利]一種鎂摻雜鈣鈮氧氮光觸媒催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201811025756.6
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109174152A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 徐曉翔;汪亞威;喻金星
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C25B1/04;C25B11/06;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發明涉及一種鎂摻雜鈣鈮氧氮光觸媒催化劑及其制備方法，光觸媒催化劑包括活性成份和助催化劑，所述活性成份的分子式為CaNb_1?xMg_xO_2+yN_1?y，其中，0≤x，y≤1，其合成方法有：溶膠凝膠法、PC法、共沉淀法、熔融鹽法，上述方法都可以得到CaNb_1?xMg_xO_2+yN_1?y純相樣品，且隨著鎂摻雜的量的不同，它的可見光吸收在550納米至600納米連續可調，所制備的CaNb_1?xMg_xO_2+yN_1?y在擔載合適的助催化劑后，表現出優異的光催化分解水制氫和降解甲醛性能。

技術領域

本發明屬于納米光催化材料技術領域，具體涉及一種鎂摻雜鈣鈮氧氮光觸媒催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著全球經濟的高速發展，人類社會對能源的需求程度越來越高，而現今作為能源主體的化石燃料將在數百年內消耗殆盡，且其燃燒后釋放的有毒有害氣體會帶來溫室效應、酸雨、霧霾等嚴重的環境問題。為了解決日益嚴重的能源危機和環境問題，開發尋找一種新型綠色能源就顯得尤為重要。

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的可再生清潔能源，有報道指出：太陽還可以持續燃燒50億年，且一小時抵達地球表面的能量就能夠滿足人類一年的能源需求。然而，太陽能能量密度低，容易收到地域、氣候和晝夜變化等影響而使得其利用存在不穩定性和間歇性的缺點，造成利用率大大降低。現如今，開發太陽能的主要形式有三種：(1)轉化為熱能，如常見的太陽灶、熱水器等；(2)轉化為電能，如現在的光伏發電；(3)轉化為化學能，如光催化水分解制氫、光催化固氮等。氫氣是一種非常理想的清潔能源，其燃燒釋放的熱量高，燃燒產物為水，沒有任何污染。因此，利用光觸媒進行太陽能光催化水分解制氫(H₂O→H₂+O₂)是一種非常理想的能量轉化開發利用方式，可以將分散的、不連續的太陽能轉化為化學能(H₂)加以存儲利用。

光觸媒不僅可以在太陽能水分解制氫有很好的性能，還在降解有機污染物方面有著巨大的應用價值。現在，室內裝修材料和家具或多或少都會釋放甲醛等有害氣體，特別是在密閉的空間環境中，甲醛污染對人體傷害尤為巨大。根據相關規定，室內甲醛含量不能超過0.08mg/m³，高濃度的甲醛會引起眼部、咽喉不適、胸悶、氣喘、皮炎等，甚至還有致癌風險。為了解決甲醛污染問題，很多降解凈化方法被提出，例如微生物降解法、植物凈化、化學反應方法、物理吸附法、納米光催化技術等。相較于其他方法，納米光催化技術因其安全、高效、能耗小而成為該領域研究的熱點。

中國專利CN 106390740A公開了一種光催化降解甲醛膜，將納米級的光催化材料TiO₂以一定方式加入到汽車膜、建筑膜、家居膜硬涂層中，保證了產品原有的性能，既不改變原膜硬涂層的硬度、耐刮性能，透過率等，又增加了降解甲醛的功能，其中TiO₂是一種常見的光觸媒材料，但是TiO₂僅僅只響應紫外光，對太陽光中可見光利用率不高，光催化效率較低。另一種常見的光觸媒CdS(The Journal of Physical Chemistry C,115(2011)11466-11473)則因為材料本身穩定性不好，易發生自腐蝕，且含有毒金屬易對環境造成污染，所以也不是非常理想。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種鎂摻雜鈣鈮氧氮光觸媒催化劑及其制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種鎂摻雜鈣鈮氧氮光觸媒催化劑，包括活性成份和助催化劑，所述活性成份的分子式為CaNb_1-xMg_xO_2+yN_1-y，其中，0≤x，y≤1。