一种Yb2O3/管状g-C3N4光催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种Yb2O3/管状g

【技术实现步骤摘要】
一种Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及光催化领域，具体涉及一种Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]不可再生资源的不断消耗，造成了越来越严重的能源危机和环境污染，给人类的生存和发展带来了严峻的挑战。寻求清洁能源代替化石燃料已成为普遍的方向，但是要完全替代化石燃料需花费很长时间，在此期间仍将产生污染物。因此，通过“源头控制”寻找清洁能源(例如氢能)的同时，并通过“末端处理”处理污染物(例如NO)的方法是解决上述问题的最好办法。氢能是一种高能量密度的清洁能源，它的质量大约是同体积汽油的三倍，并且它可以通过水分解来获得，其中光催化分解水产氢是一种能够产生高纯度氢和低能耗的清洁的简单工艺。此外，光催化也是一种能耗低，能够高效去除污染物(如NO)的新型净化技术。然而，寻找一种既能分解水产氢，又能去除NO的高效光催化剂仍然是一个巨大的挑战。
[0003]石墨碳氮化物(g
‑
C3N4)是具有合适的电子能带结构和较高的物理化学稳定性的典型聚合物半导体，已成为光催化领域的重要材料。然而，它仍然存在一些缺点，例如，高的电子
‑
空穴复合率，较差的电导率以及不充分的可见光(λ>420nm)吸收，这导致其光催化性能较低。通过构建异质结结构和调控形貌结构能够加快光生电子与空穴的分离能力、增强可见光吸收和增大比表面积，从而提高光催化活性。因此，对g
‑/>C3N4进行改性是非常有重要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂的制备方法，该方法工艺简单、方便，制备的Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂催化活性较高
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是这样的：
[0006]一种Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将Yb(NO3)3·
5H2O溶解在H2O中，向其中加入管状g
‑
C3N4，然后用保鲜膜密封烧杯，在70℃的水浴锅中搅拌6h后，移开保鲜膜，继续加热直到烧杯中的水沸腾干燥。
[0008](2)将步骤(1)的固体在550℃的煅烧温度下，在N2中以5℃/min的速率煅烧4h，得到的得到所述Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂。
[0009]其中，所述管状g
‑
C3N4的质量为400mg，加入的Yb(NO3)3·
5H2O的质量为10.4mg(基于g
‑
C3N4，Yb的质量为1％)。
[0010]进一步，管状g
‑
C3N4采用如下方法制得：
[0011]1)将三聚氰胺和氰尿酸溶于H2O中，搅拌4h后，将混合物置于烘箱中180℃保持6h后，静置冷却至室温。
[0012]2)将1)中白色液体过滤获得晶体，然后将其在45℃下干燥12h。
[0013]3)将2)所得固体在550℃的煅烧温度下，在N2中以2.3℃/min的速率煅烧4h，最终得到管状g
‑
C3N4。
[0014]其中，所述步骤1)中，三聚氰胺和氰尿酸的摩尔比为：1:1。
[0015]本专利技术还提供一种Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂的应用，将制得的Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂用于光催化分解水产氢和光催化NO去除。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0017]1、本专利技术提供的Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂的制备方法，利用三聚氰胺和氰尿酸为原料，通过高温水热反应得到晶体，然后将其煅烧得到管状g
‑
C3N4，再将管状g
‑
C3N4加入到Yb(NO3)3·
5H2O的水溶液中，水浴搅拌6h后，继续加热至水沸腾干燥得到固体，再对固体进行煅烧，即可制得Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂。g
‑
C3N4的形貌结构的调控和Yb2O3的添加可以有效地增加活性位点并促进电荷分离，最终改善光催化活性。
[0018]2、与块状的g
‑
C3N4相比，所制备的Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂在光催化分解水产氢中具有较高的光催化作用(4071.763μmol
·
g
‑1·
h
‑1)，是块状g
‑
C3N4‑
M的8.85倍。同时，Yb2O3/管状g
‑
C3N4‑
CA
·
M的NO去除率也相比于块状g
‑
C3N4提高了32.01％。
[0019]3、本专利技术操作简单、条件温和、设备要求低，是一种环保简易的制备方法。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例1
‑
6的管状g
‑
C3N4和Yb2O3/管状g
‑
C3N4的XRD谱图。
[0021]图2是本专利技术实施例1和4的g
‑
C3N4和Yb2O3/管状g
‑
C3N4的元素映射图像。
[0022]图3是本专利技术实施例1和4的的g
‑
C3N4和Yb2O3/管状g
‑
C3N4的XPS谱图。
[0023]图4是本专利技术实施例1
‑
6的管状g
‑
C3N4和Yb2O3/管状g
‑
C3N4的光催化分解水产氢图。
[0024]图5是本专利技术实施例1、4和7的管状g
‑
C3N4、Yb2O3/管状g
‑
C3N4和块状g
‑
C3N4的光催化NO去除图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。
[0026]实施例1：
[0027]管状g
‑
C3N4的制备方法，包括如下步骤：
[0028](1)将三聚氰胺(630.6mg，5mmol)和氰尿酸(645.4mg，5mmol)溶于150mL H2O中，搅拌4h。然后转移到100mL聚四氟乙烯内衬高压釜中，在180℃下保持6h后，冷却至室温；
[0029](2)将(1)中白色液体过滤以获得晶体，然后将其在45℃下干燥12h。
[0030](3)将(2)中得到的固体在550℃的煅烧温度下，在N2中以2.3℃/min的速率煅烧4h后，即得g
‑
C3N4‑
CA
·
M。
[0031]实施例2：
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将Yb(NO3)3·
5H2O溶解在H2O中，向其中加入管状g
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C3N4，然后用保鲜膜密封烧杯，在70℃的水浴锅中搅拌6h后，移开保鲜膜，继续加热直到烧杯中的水沸腾干燥。(2)将步骤(1)的固体在550℃的煅烧温度下，在N2中以5℃/min的速率煅烧4h，得到的得到所述Yb2O3/管状g
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C3N4光催化剂。2.根据权利要求1所述的Yb2O3/管状g
‑
C3N4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述管状g
‑
C3N4的质量为400mg，加入的Yb(NO3)3·
5H2O的质量为10.4mg(基于g
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C3N4，Yb的质量为1％)。3.根据权利要求1所述的Yb2O3/管状...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊天容，刘兴燕，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：