本发明专利技术涉及一种高活性二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂的制备方法，它涉及一种高活性二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂的制备方法。本发明专利技术是要解决现有技术制备的光催化剂材料存在可见光利用率低，电荷复合严重，空穴捕获困难和光还原能力差的问题。本发明专利技术高活性二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、制备硼改性氮化碳前驱体溶液；二、制备硼改性氮化碳；三、制备二氧化钛-硼改性氮化碳复合体；即得到高活性二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高活性二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂的制备方法。
技术介绍
光催化技术利用太阳能资源和半导体光电效应，产生具有还原性的电子和氧化性的空穴，从而分别进行氧化还原反应。从热力学上讲，合适的半导体材料产生的光生电子，可以具有较高的还原能力，可以将水中的质子还原为氢气，或将二氧化碳在水做助催化剂的条件下还原为甲烷，甲醇等太阳能燃料。然而，半导体光催化剂材料是光催化的核心，过去的四十年里，人们一直试图寻找一种高效、廉价且稳定的光催化剂，用于光解水制氢和还原二氧化碳。氮化碳是近年来备受关注的新型纳米光催化材料，其导带位置高达约_leV，具有非常优异的光还原能力。虽然其带隙约为2.7eV，但是依然无法满足宽太阳光谱响应，且作为一种有机半导体材料，其稳定性略差。因此，如何提高氮化碳的光谱响应和稳定性，促进光生电荷转移和分离，进而提高其催化效率是值得深入研究的科学问题。非金属离子改性是减小半导体材料带隙的有效手段之一。硼改性半导体可以有效提升材料的价带能级，减小带隙，尤其是对于有机半导体材料，硼可以有效取代碳或者氮，掺入晶格之中。二氧化钛是公认的标准光催化剂材料，价格低廉，性能高效，但是仅能利用太阳光中少量的紫外光。如果能结合硼改性氮化碳和二氧化钛各自的优点，制备高活性二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂用于光催化产氢和二氧化碳光还原，制备清洁高效的太阳能燃料。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有技术制备的光催化剂材料存在比表面积比较小、太阳光利用率低、催化效果差的问题，而提供高活性二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂的制备方法。为了克服上述问题，本专利技术提供了一种二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于其制备方法是按以下步骤完成的:步骤一、制备硼碳氮水溶液:在温度为25?35°C的条件下将硼盐完全溶于去离子水中，配置成摩尔浓度为 0.001mol/L ?0.lmol/L (优选为 0.01mol/L-0.05mol/L (0.02mol/L-0.025mol/L)，更优选为0.22mol/L)的硼盐水溶液，在搅拌溶解后加入碳氮源并继续搅拌，得到硼碳氮水溶液；步骤二、制备硼改性氮化碳:将上述步骤一中的硼碳氮水溶液置于60-140°C电热鼓风干燥箱中烘干水溶液，得到硼碳氮前驱体粉体，将硼碳氮前驱体于马弗炉中200-400°C焙烧1-3小时后，再500-700°C焙烧1-5小时，得到硼改性氮化碳；步骤三、制备二氧化钛-硼改性氮化碳复合体:将步骤二中得到的硼改性氮化碳与去离子水，浓硝酸和乙醇混合，温度为25?35°C，搅拌速度为100r/min?300r/min搅拌Ih?3h后，加入钛源并持续搅拌Ih?3h后，于50-100°C电热鼓风干燥箱中烘干后冷却至室温(25?35°C )，置于马弗炉中进行分步焙烧，即得到二氧化钛-硼改性氮化碳复合体；其中，步骤一加入的硼盐的质量与碳氮源的质量之比为1:0.5-1.5，优选为1:0.8-1.2，更优选为1:1 ；步骤三中加入的钛源的物质的量与硼改性氮化碳的物质的量的比为(1-10): 100。进一步地，步骤一中的硼盐选自1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、三氟化硼乙醚、三苯基膦硼烷、四丁基硼氢化铵、三乙酰氧基硼氢化钠和1，3，5-三甲基-4-(4，4，5，5-四甲基-1，3，2- 二氧硼烷-2-基)-1Η-吡唑中的一种或其中几种的混合物。进一步地，步骤一中所述的碳氮源选自尿素，三聚氰胺和二氰二胺中的一种或其中几种的混合物。进一步地，步骤三中钛源选自钛酸四丁酯和钛酸异丙酯中的一种或二者的混合物。进一步地，步骤一中所述的加入的硼源的物质的量与步骤二中所述的制备的硼改性氮化碳物质的量比为(1-10): 100，优选为，(4-8): 100，更优选为6:100。进一步地，步骤二中的烘干温度为80_120°C，优选为100°C。进一步地，步骤三中的烘干温度为60-80 °C。进一步地，步骤三中所述分步焙烧为硼碳氮前驱体于马弗炉中200-400°C焙烧1-3小时后，再500-700°C焙烧1-5小时，优选为硼碳氮前驱体于马弗炉中300°C焙烧1_3小时后，再550°C焙烧3小时。本专利技术另一个方面提供了前述的制备方法所得的二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂。本专利技术再一个方面提供了前述的二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂在光催化中的用途，优选在产氢气或甲烷的光催化中的用途。本专利技术涉及一种高活性二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的:—、制备硼碳氮水溶液:在温度为25?35°C的条件下将硼盐完全溶于去离子水中，配置成摩尔浓度为0.0Olmol/L?0.0lmol/L的硼盐的水溶液，在搅拌速度为10r/min?300r/min的条件下搅拌1min?30min后加入碳氮源并继续搅拌，得到硼碳氮水溶液；二、制备硼改性氮化碳:将上述步骤一中的硼碳氮水溶液置于80-120°C电热鼓风干燥箱中蒸干水溶液，得到硼碳氮前驱体粉体，将前驱体于马弗炉中200-400°C焙烧1-3小时后，再500-70(TC焙烧1-5小时，得到硼改性氮化碳样品；三、制备二氧化钛-硼改性氮化碳复合体:将步骤二中得到的硼改性氮化碳与去离子水，浓硝酸和乙醇混合，温度为25?35°C，搅拌速度为100r/min?300r/min搅拌Ih?3h后，按照一定比例加入钛源并持续搅拌Ih?3h后，于50-100°C电热鼓风干燥箱中烘干后冷却至室温(25?35°C )，置于马弗炉中400°C?600°C烧结Ih?4h，即得到二氧化钛-硼改性氮化碳复合体；步骤三中所述的加入的钛源的物质的量与步骤二中所述的制备的硼改性氮化碳的物质的量比为(1-10): 100。本专利技术的优点:—、本专利技术制备的二氧化钛-硼改性氮化碳复合催化剂与现有的氮化碳光催化剂材料相比，比表面积增大，可见光利用率高；二、本专利技术制备的二氧化钛-硼改性氮化碳复合催化剂具有高效的光催化产氢和光还原二氧化碳活性和良好的稳定性；三、本专利技术制备的氧化钛/硼改性氮化碳复合催化剂适合于用作光催化分解水产氢和光还原二氧化碳催化剂；四、本专利技术制备的氧化钛/硼改性氮化碳复合催化剂中硼元素被发现具有空穴捕获能力，有利于提尚电荷的分尚。【附图说明】图1是实施例一制备的二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂的X射线衍射图；图2是实施例一制备的二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂透射电子显微镜照片；图3是实施例二制备的硼改性氮化碳光催化剂的X射线衍射图；图4是实施例二制备的硼改性氮化碳光催化剂硼元素的X射线光电子精细能谱；图5是实施例三制备的氮化碳光催化剂的X射线衍射图；图6是实施例一、二和三制备的二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂，硼改性氮化碳和氮化碳的光催化产氢性能曲线；图7是实施例一、二和三制备的二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂，硼改性氮化碳和氮化碳的光催化还原二氧化碳性能曲线。【具体实施方式】【具体实施方式】一:本实施方式高活性二氧化钛-硼改性氮化碳光催化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的:—、制备硼碳氮水溶液:在温度为25?35°C的条件下将硼盐完全溶于去离子水中，配置成摩尔浓度为0.001mol/L?0.lmol/L的硼盐的水溶液，在搅拌速度为10r/min?300r/min的条件本文档来自技高网...
【技术保护点】
二氧化钛‑硼改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于其制备方法是按以下步骤完成的：步骤一、制备硼碳氮水溶液：在温度为25～35℃的条件下将硼盐完全溶于去离子水中，配置成摩尔浓度为0.001mol/L～0.1mol/L(优选为0.01mol/L‑0.05mol/L(0.02mol/L‑0.025mol/L)，更优选为0.22mol/L)的硼盐水溶液，在搅拌溶解后加入碳氮源并继续搅拌，得到硼碳氮水溶液；步骤二、制备硼改性氮化碳：将上述步骤一中的硼碳氮水溶液置于60‑140℃电热鼓风干燥箱中烘干水溶液，得到硼碳氮前驱体粉体，将硼碳氮前驱体于马弗炉中200‑400℃焙烧1‑3小时后，再500‑700℃焙烧1‑5小时，得到硼改性氮化碳；步骤三、制备二氧化钛‑硼改性氮化碳复合体：将步骤二中得到的硼改性氮化碳与去离子水，浓硝酸和乙醇混合，温度为25～35℃，搅拌速度为100r/min～300r/min搅拌1h～3h后，加入钛源并持续搅拌1h～3h后，于50‑100℃电热鼓风干燥箱中烘干后冷却至室温(25～35℃)，置于马弗炉中进行分步焙烧，即得到二氧化钛‑硼改性氮化碳复合体；其中，步骤一加入的硼盐的质量与碳氮源的质量之比为1:0.5‑1.5，优选为1：0.8‑1.2，更优选为1:1；步骤三中加入的钛源的物质的量与硼改性氮化碳的物质的量的比为(1‑10):100。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：井立强，曲阳，F拉孜齐，李志君，张旭良，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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