[發(fā)明專利]一種釩摻雜氮化碳光催化劑及制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111032404.5
• 申請(qǐng)日: 2021-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN113617377A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 欒敬德;翟倩;白宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;B01J23/22;B01J35/02;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 楊金娟

本發(fā)明提供了一種釩摻雜氮化碳光催化劑及制備方法與應(yīng)用，屬于光催化材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將釩源、氮化碳前驅(qū)體和醇助磨劑進(jìn)行原位濕法球磨，得到納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物漿料；將所述納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物漿料進(jìn)行真空冷凍干燥，得到納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物粉末；將所述納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物粉末進(jìn)行焙燒，得到釩摻雜氮化碳光催化劑。本發(fā)明制備的釩摻雜氮化碳光催化劑適用于高濃度染料和抗生素廢水的高效快速降解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種釩摻雜氮化碳光催化劑及制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

光催化降解是一種零能耗、無污染、快速高效的染料廢水和抗生素廢水處理方法。光利用率、光生電子-空穴復(fù)合速度、光催化能力是光催化劑研發(fā)領(lǐng)域的三大熱點(diǎn)問題。近年來，氮化碳具有可見光響應(yīng)優(yōu)勢(shì)，其因帶隙可調(diào)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉易制備被廣泛應(yīng)用于光催化降解廢水中有機(jī)污染物、廢氣中氮氧化物等諸多領(lǐng)域。然而，純相氮化碳只能利用460nm以下的可見光，且?guī)都s為2.7eV，比表面積小、光吸收能力差，尚不能滿足廢水處理領(lǐng)域的工程要求。目前，孔隙結(jié)構(gòu)調(diào)制、元素?fù)诫s、異質(zhì)結(jié)構(gòu)建是增強(qiáng)氮化碳基材料光催化性能的主要方法。然而現(xiàn)有氮化碳基光催化材料對(duì)10mg/L～50mg/L的低濃度染料廢水和抗生素廢水具有良好的光催化降解效果，但其在可見光波段范圍內(nèi)對(duì)高濃度染料類或抗生素類廢水的降解效果甚微，仍達(dá)不到工程化應(yīng)用的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種釩摻雜氮化碳光催化劑及制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明制備的釩摻雜氮化碳光催化劑適用于高濃度染料廢水和高濃度抗生素廢水的高效快速降解。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種釩摻雜氮化碳光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將釩源、氮化碳前驅(qū)體和醇助磨劑進(jìn)行原位濕法球磨，得到納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物漿料；

將所述納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物漿料進(jìn)行真空冷凍干燥，得到納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物粉末；

將所述納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物粉末進(jìn)行焙燒，得到釩摻雜氮化碳光催化劑。

優(yōu)選的，所述釩源包括偏釩酸銨；所述氮化碳前驅(qū)體包括三聚氰胺或尿素。

優(yōu)選的，所述醇助磨劑包括乙醇、甲醇或丙醇。

優(yōu)選的，所述氮化碳前驅(qū)體和釩源的質(zhì)量比為(2～20):1。

優(yōu)選的，所述醇助磨劑與氮化碳前驅(qū)體和釩源的總質(zhì)量之比為(1～3):1。

優(yōu)選的，所述原位濕法球磨的轉(zhuǎn)速為400～900轉(zhuǎn)/分鐘，時(shí)間為6～10小時(shí)，球料比為(2～6)：1。

優(yōu)選的，所述焙燒的溫度為500～650℃，保溫時(shí)間為4～8小時(shí)。

優(yōu)選的，所述焙燒在惰性氣氛或氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行。

本發(fā)明提供了上述方案所述制備方法制備得到的釩摻雜氮化碳光催化劑。

本發(fā)明提供了上述方案所述釩摻雜氮化碳光催化劑在光降解染料廢水和/或抗生素廢水中的應(yīng)用。

本發(fā)明提供了一種釩摻雜氮化碳光催化劑的制備方法，包括以下步驟：將釩源、氮化碳前驅(qū)體和醇助磨劑進(jìn)行原位濕法球磨，得到納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物漿料；將所述納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物漿料進(jìn)行真空冷凍干燥，得到納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物粉末；將所述納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物粉末進(jìn)行焙燒，得到釩摻雜氮化碳光催化劑。

本發(fā)明將釩源、氮化碳前驅(qū)體和醇助磨劑進(jìn)行原位濕法球磨，將氮化碳前驅(qū)體和釩源球磨至納米尺寸，為摻雜提供有利條件；之后進(jìn)行真空冷凍干燥，可以保持納米級(jí)釩摻雜氮化碳前驅(qū)物的形貌不變，有利于釩摻雜；最后進(jìn)行焙燒，制得釩摻雜氮化碳光催化劑。