氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂及其制备方法技术

本申请公开了一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S101在坩埚中加入10ml去离子水，10g尿素和碳酸锶，均匀混合后得到光催化剂前驱体；S102将所述光催化剂前驱体重结晶，得到重结晶产物；S103将所述重结晶产物热处理，得到氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂。本申请示出的方法为原位热聚合过程。经过分析实验可知，在原位的热处理过程中，碳酸锶倾向于与石墨烯型氮化碳层内的氢键反应，使得氢键断裂形成无定型的氮化碳，形成的氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂由于其特有的无定型结构及氧化锶团簇的修饰作用促进了光生载流子的迁移转化，同时有利于NO的吸附与转化，大大提高了NO的去除率。

【技术实现步骤摘要】
氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂及其制备方法
本申请涉及光催化剂制备
，更为具体地说，涉及一氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着人类科技文明的进步，工业得到了大规模地发展，汽车也越来越普及，大量的氮氧化物排放入大气中。氮氧化物作为光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏的污染物，氮氧化物已成为世界各国亟待解决的大气污染物。可见光驱动的光催化方法作为一种环境友好的绿色技术在环境污染净化和太阳能能源转化方面都展现出了良好的应用前景。可见光驱动的光催化方法能使氮氧化物在光催化作用下发生氧化反应，生成H2O、硝酸盐、亚硝酸盐等而达到无害化，从而净化环境。可见光驱动的非金属聚合光催化剂石墨相氮化碳(CN)，一种类石墨烯的层状材料，其禁带宽度约为2.7eV，可广泛应用于可见光的光催化转化中。当入射光能量等于或高于CN的禁带宽度时，CN的价带电子受激发跃迁至导带，同时在价带上产生相应的空穴，形成电子空穴对，光生电子、空穴在内部电场作用下分离并迁移到材料表面，进而在材料表面发生氧化-还原反应。因此CN能使氮氧化物在光催化作用下发生氧化反应，生成H2O、硝酸盐、亚硝酸盐等而达到无害化，从而净化环境。目前，CN已被广泛应用于光催化降解污染物领域中，但CN的光生电子和空穴易复合，在较很大程度上制约了其在环境与能源领域的推广与应用，因此其光催化性能仍需提高来满足环境应用的需要。已知CN是一种类石墨烯的层状材料，层间由较弱的范德华力连接，而与层内仅由共价键连接的石墨烯不同的是CN的层内结构间存在大量的氢键，这是由于富含胺类前驱体热聚合过程的不彻底，形成了蜜勒环上的NH/NH2。因而，由于其特有的层内结构以及层内较弱的键能，这使得破坏层内长程有序的结构成为可能，同时，由于C-N共价键间的键能作用力大，这能够很好的保持g-C3N4层内间的短程有序。所以可通过破坏CN层内的氢键使其无定型化来制备可高效促进载流子分离的无定型氮化碳，并将其应用于氮氧化物的净化中。据统计，目前无定型氮化碳的制备方法是通过高温二次热处理的方法来制备，该制备方法的制备条件较为严苛，并且二次热处理会使得无定型氮化碳的制备成本增加，因此寻找一种简单、经济、高效的无定型氮化碳制备方法是很有必要的。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂及其制备方法，本申请提供的制备方法简单、经济、高效，制备出来团簇的氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂对NO的降解率可以达到49.8％。本申请第一方面示出一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S101在坩埚中加入10ml去离子水，10g尿素和碳酸锶，均匀混合后得到光催化剂前驱体；S102将所述光催化剂前驱体重结晶，得到重结晶产物；S103将所述重结晶产物热处理，得到氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂。可选择地，所述碳酸锶的加入量为0.06-0.18g。可选择地，所述重结晶的温度为60℃。可选择地，所述热处理温度为450-550℃。可选择地，所述将重结晶产物热处理的步骤包括：将所述重结晶产物热处理，所述热处理在马弗炉中进行，所述马弗炉的升温速率为15℃/min。可选择地，所述热处理时间为0.5-2h。可选择地，所述碳酸锶的加入量为0.1g，所述重结晶的温度为60℃，所述热处理温度为550℃。本申请第二方面示出一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S201在坩埚中加入10ml去离子水，10g尿素均匀混合后得到光催化剂前驱体；S202将所述光催化剂前驱体进行重结晶，得到重结晶产物；S203将所述重结晶产物热处理，得到热处理后的产物；S204将所述热处理后的产物与0.1g的碳酸锶混合，得到氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂。本申请第三方面示出一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂，其特征在于，由本申请所述的制备方法制备而成。本申请示出一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂及其制备方法，所述方法包括如下步骤：在坩埚中加入10ml去离子水，10g尿素和碳酸锶，均匀混合后得到光催化剂前驱体；将所述光催化剂前驱体重结晶，得到重结晶产物；将所述重结晶产物热处理，得到氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂。本申请示出的方法是将尿素与碳酸锶通过水溶重结晶后经过共同的热聚合煅烧过程制备得到氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂，本专利技术的制备方法为原位热聚合过程。经过分析实验可知，在原位的热处理过程中，碳酸锶倾向于与CN层内的氢键反应，使得氢键断裂形成无定型的氮化碳，形成的氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂由于其特有的无定型结构及氧化锶团簇的修饰作用促进了光生载流子的迁移转化，同时有利于NO的吸附与转化，大大提高了NO的去除率。相对于需要经过二次热处理制备出的无定型氮化碳，本专利技术提供的方法不仅解决了光催化剂制备成本较高、制备方法复杂的问题，而且通过氧化锶团簇的修饰作用也大大提高了光催化剂的性能。本专利技术提供的方法能够在相对温和的条件下利用廉价易得的材料制备获得氧化锶团簇的修饰的无定型氮化碳光催化剂，且得到的光催化剂性能优异，能广泛应用于光催化净化大气污染物等领域。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本申请实施例提供的一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂的制备方法流程图；图2是本申请又一实施例提供的一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂的制备方法流程图；图3是本申请实施例2制备的碳酸锶加入量为0.1g的氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂(SCO-U-0.1)的XPS的SURVERY图(XPS为X-rayphotoelectronspectroscop的缩写，即X射线光电子能谱分析)；图4是本申请实施例2、4制备的碳酸锶加入量为0.1g的氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂(SCO-U-0.1)和纯相氮化碳(CN)的N1s的高分辨率XPS图；图5是本申请实施例1、2、3、4、5制备的不同碳酸锶加入量制备的氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂与纯相氮化碳、异位法制备的与碳酸锶复合的氮化碳的XRD图(XRD为X-raydiffraction的缩写，即X射线衍射)；图6是本申请实施例1、2、3、4、5制备的不同碳酸锶加入量制备的氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂与纯相氮化碳、异位法制备的与碳酸锶复合的氮化碳的FT-IR图(FT-IR为FourierTransformInfraredSpectoscopy的缩写，即傅里叶变换红外光谱)图7是本申请实施例2、4制备的碳酸锶加入量为0.1g的氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂(SCO-U-0.1)和纯相氮化碳(CN)的SEM图(SEM为scanningelectronmicroscope的缩写，即扫描电子显微镜)；图8是本申请实施例2、4制备的碳酸锶加入量为0.1g的氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂(SCO-U-0.1)和纯相氮化碳(CN)的TEM图(TEM为transmissionelectronmicroscope的缩写，即透射电子显微镜)；图9是本申请实施例1、2、3、4制备的不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S101在坩埚中加入10ml去离子水，10g尿素和碳酸锶，均匀混合后得到光催化剂前驱体；S102将所述光催化剂前驱体重结晶，得到重结晶产物；S103将所述重结晶产物热处理，得到氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S101在坩埚中加入10ml去离子水，10g尿素和碳酸锶，均匀混合后得到光催化剂前驱体；S102将所述光催化剂前驱体重结晶，得到重结晶产物；S103将所述重结晶产物热处理，得到氧化锶团簇修饰的无定型氮化碳光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸锶的加入量为0.06-0.18g。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述重结晶的温度为60℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为450-550℃。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将重结晶产物热处理的步骤包括：将所述重结晶产物热处理，所述热处理在马弗炉中进行，所述马弗炉的升温速率为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：董帆，崔雯，李欣蔚，孙艳娟，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50