[發明專利]一種雙缺陷異質結光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010350969.7
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111437866B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 談國強;王敏;畢鈺;黨明月;張丹;李斌;任慧君;夏傲
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發明提供一種雙缺陷異質結光催化劑及其制備方法和應用，所述方法包括步驟1，將分散有含N空位的納米片狀g?C₃N₄和MoO₃粉體的混合體系進行水熱反應，得到反應液，所述的g?C₃N₄和MoO₃粉體的質量比為(0.15?0.3)：(0.05?0.2)；步驟2，將反應液中的產物分離后依次進行洗滌、干燥，得到雙缺陷異質結光催化劑。反應前驅液在反應期間MoO₃中的氧原子被奪取，從而引入氧空位，因MoO_2.69/MoO₃中氧空位的存在而在200?2500nm的全太陽光譜內都具有良好的光吸收特性，具有全太陽光光譜響應的特性和全光譜下對有機污染物MO的降解作用，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于光催化劑材料制備技術領域，具體為一種雙缺陷異質結光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

目前，環境污染越來越嚴重，尤其是空氣污染和水污染，已經影響到了人類的正常生活。光催化技術可用于治理空氣污染和水污染，效果良好，并且以太陽光為驅動力成本低廉，具有明顯的優勢。

聚合物半導體材料類石墨相氮化碳(g-C₃N₄)因其本征可見光吸收、獨特的二維共軛結構、原料來源廣且廉價易得等優點在光催化領域備受科學家們青睞。但是，二維的g-C₃N₄納米片的激子效應導致其在可見光照射下的量子產率極低，因而，光催化活性并不是很高。向g-C₃N₄中引入N空位，可以弱化激子效應，促進光生電子-空穴對的分離，從而提高g-C₃N₄的光催化性能。

但是，g-C₃N₄只能利用紫外光和極少部分的近紅外光，大部分可見光和占太陽光譜43％左右的近紅外光不能被充分利用，而且g-C₃N₄是典型的還原型半導體，光生空穴不足以氧化H₂O產生活性的·OH自由基參與光催化反應。研究表明，氧空位的LSPR效應可以將催化劑的光響應拓寬至近紅外光范圍，從而提高其對太陽光的利用率。因此如何利用含N空位的g-C₃N₄得到全太陽光譜吸收的高活性異質結光催化劑是需要克服的一個技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙缺陷異質結光催化劑及其制備方法和應用，操作簡單，流程簡易，操作簡單，制備的MoO_2.69/MoO₃/g-C₃N₄異質結光催化劑含有大量的氧空位，具有全光譜響應的特性。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種雙缺陷異質結光催化劑的制備方法，包括以下步驟，

步驟1，將分散有含N空位的納米片狀g-C₃N₄和MoO₃粉體的混合體系進行水熱反應，得到反應液，所述的g-C₃N₄和MoO₃粉體的質量比為(0.15-0.3)：(0.05-0.2)；

步驟2，將反應液中的產物分離后依次進行洗滌、干燥，得到雙缺陷異質結光催化劑。

優選的，步驟1中所述的混合體系用無水乙醇進行分散。

優選的，步驟1中所述的g-C₃N₄和MoO₃粉體的濃度分別為5-10g/L和11.58-57.89mmol/L。

優選的，步驟1中所述的混合體系在水熱反應釜中進行反應，填充比為50％-80％。