[發明專利]一種類苦瓜狀NaNbO3

在審

• 申請號: 202111036786.9
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113649075A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 張麗娜;孫術博;高超民;張彥;馬鵬飛;王丹;姜蔥蔥;于京華
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;B01J35/02;C02F1/30;C02F1/36;C02F101/38
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本發明屬于光催化領域，尤其涉及一種類苦瓜狀NaNbO₃@ZIF?8壓電?光催化劑的制備方法。本發明以氧化鈮（Nb₂O₅）、氫氧化鈉（NaOH）、硝酸鋅（Zn(NO₃)₂）、2?甲基咪唑（H?MeIM）為原料，通過簡單的水熱法與原位生長法，成功合成類苦瓜狀NaNbO₃@ZIF?8壓電?光催化劑。所得催化劑具有較好的壓電?光催化特性，實現了在超聲波輔助下提高光催化分解水產氫與降解染料性能的目的。本發明為探索壓電效應增強光催化性能提供了一種新材料及合成途徑。

技術領域

本發明屬于光催化領域，具體涉及一種類苦瓜狀NaNbO₃@ZIF-8壓電-光催化劑的制備方法。

背景技術

隨著全球經濟快速發展，化石能源被快速消耗，隨之而來的能源短缺與環境污染等問題亟待解決。光催化技術作為可以同時解決上述兩種問題的方法受到了世界范圍的廣泛關注。傳統光催化技術通過光源激發半導體產生的電子、空穴等載流子與吸附物反應生成超氧陰離子和羥基自由基，從而實現分解水產氫與污染物降解。但目前存在的諸如載流子易復合、與表面反應速率慢等問題很大程度制約著光催化技術的快速發展。針對這一問題，科學家們采取了改變能帶結構、構建異質結等方法進行一定改善，但仍存在較大的發展空間。

近年來，研究發現通過壓電效應產生的內建電場，可實現對載流子定向分離的有效促進。鈮酸鈉（NaNbO₃）具有高電荷遷移率和高化學穩定性，可以在外加應力作用下觸發壓電效應，產生內建電場，增強光催化效率，已吸引了越來越多的關注。目前國內外報道的關于NaNbO₃壓電光催化劑的研究包括無負載NaNbO₃催化劑的壓電-光催化羅丹明b的染料降解實驗（Singh S, Khare N. Coupling of piezoelectric, semiconducting andphotoexcitation properties in NaNbO₃ nanostructures for controllingelectrical transport: Realizing an efficient piezo-photoanode and piezo-photocatalyst[J].NanoEnergy,2017,38:335-341.）、二維片狀NaNbO₃/MoS₂異質結壓電光催化劑實現增強的光催化性能（CN202010483649.9）等。但其比表面積低、載流子復合速率快的問題仍然存在。為此，需要對NaNbO₃作進一步改性以獲得其性能的增強。ZIF-8作為金屬有機骨架系列物質的一種，具有極高的比表面積和永久性的孔道結構，有利于活性物質的遷移與反應活性位點的增加。目前，將ZIF-8應用于NaNbO₃表面改性以提高催化效率的技術與應用還未見公開報道。本發明豐富了針對NaNbO₃表面改性的手段，為解決載流子的復合問題提供了新的思路。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種類苦瓜狀NaNbO₃@ZIF-8壓電-光催化劑的制備方法，通過將ZIF-8顆粒均勻致密地負載到NaNbO₃納米棒表面，形成類苦瓜狀形貌，用以提高催化劑在超聲波輔助下的光催化效率。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種類苦瓜狀NaNbO₃@ZIF-8壓電-光催化劑由NaNbO₃納米棒和ZIF-8顆粒組成，均勻負載于納米棒表面的ZIF-8顆粒排列均勻致密形成類苦瓜狀結構；所述NaNbO₃@ZIF-8壓電-光催化劑平均長度5-10 μm，平均直徑400-500 nm。

如上所述的一種類苦瓜狀NaNbO₃@ZIF-8壓電-光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：