一种制造技术

本发明专利技术属于催化技术领域，具体公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种CNs@PY53光催化剂的制备方法及其在光催化同步生产乳酸和CO中的应用


[0001]本专利技术涉及一种
CNs@PY53
光催化剂的制备方法及其在光催化生物质基单糖选择性氧化断裂
C
‑
C
键同步生产乳酸和
CO
中的应用，属于催化

。

技术介绍

[0002]随着石油等不可再生资源的日益枯竭，以可再生的生物质为原料生产化工产品已经成为实现化工产业可持续发展的趋势
。CO
作为合成气的重要组分，可用于合成一系列高附加值化学品，如甲醇
、
乙烯
、
丙烯
、
长链烷烃
、
醛等
。
传统的
CO
生产方法主要包括焦炭
‑
纯氧法
、
水煤气变压吸附法和焦炭纯氧二氧化碳制气法等，但这些方法均需要在高温条件下进行，并且普遍存在操作复杂
、
能耗高
、
污染重等问题，因此其实际应用具有很大的局限性
。
然而，通过光催化生物质基原料选择性氧化制备
CO
作为一种新兴技术，具有反应条件温和易控
、
成本低
、
环境友好等优点，并且该方法已经被证实是可行的
。
乳酸作为世界三大有机酸之一，亦是生物质基原料选择性氧化的重要产物之一
。
乳酸具有独特的酸性
、
亲水性和良好的生物相容性，已被广泛应用于食品
、
医药
、
化工等行业
。
作为发展生物经济和生物质转化的关键资源，乳酸的市场需求日益增长
。
因此，如何在实现液
/
气产物分离的情况下，通过光催化技术选择性氧化生物质基原料同步生产乳酸和
CO
是本领域的关键性技术难题之一
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对现有光催化生产乳酸，提供一种
CNs@PY53
光催化剂材料的制备方法及其在光催化生物质基单糖选择性氧化断裂
C
‑
C
键同步生产乳酸和
CO
中的应用
。
本专利技术针对现有催化体系能耗高
、
产率低等问题，通过一种新型
、
简便的方法制备得到
CNs@PY53
光催化剂，通过光催化技术将多种生物质基单糖选择性氧化为乳酸和
CO。
本专利技术所制备的
CNs@PY53
光催化剂具有良好的催化活性
、
循环使用性
、
化学稳定性和应用普适性
。
本专利技术的合成方法简单易控
、
成本低
、“绿色”无污染，具有工业化应用的潜力
。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种用于光催化生物质基单糖选择氧化同步生产乳酸和
CO
的
CNs@PY53
光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)
将尿素在管式炉中，
N2气氛中
400
～
600℃
退火
(
高温煅烧
)2
～
6h
，自然冷却后得到氮化碳
(CN)
；
[0007](2)
将
CN
分散到浓盐酸中，在
80
～
90℃
的水浴中加热搅拌
20
～
30h
进行剥离，得到悬浮液，过滤
、
洗涤，得到固体产物；
[0008](3)
将步骤
(2)
中得到的固体产物分散到去离子水中，超声处理
20
～
30h
；
[0009](4)
将步骤
(3)
中得到的分散液通过
0.22
～
0.45
μ
m
的水系滤膜
(
如聚四氟乙烯滤膜
、
尼龙滤膜
、
混合纤维素滤膜和聚醚砜滤膜
)
过滤后，在
‑
40
～
‑
60℃
下冷冻干燥
36
～
48h
，得到氮化碳量子点
(CNs)
；
[0010](5)
将步骤
(4)
中得到的
CNs
与钛镍黄
(PY53)
分散到无水乙醇中，混合超声处理
0.5
～
3.0h
，其中
CNs
与
PY53
的质量比为
0.005
～
1.0
：
0.5
～
3.0
；
[0011](6)
将步骤
(5)
中得到的分散液在
75
～
95℃
下蒸发干燥2～
4h
，得到
CNs@PY53
光催化剂
。
[0012]根据上述的技术方案，优选的情况下，步骤
(1)
中，在使用前，先将尿素置于坩埚中，加热至
70
～
90℃
并干燥
(
保持
)1
～
2h。
[0013]根据上述的技术方案，优选的情况下，所述加热温度为
80℃
，所述保持时间为
1h。
[0014]根据上述的技术方案，优选的情况下，步骤
(1)
中，所述退火温度为
560℃
，所述退火时间为
4h。
[0015]根据上述的技术方案，优选的情况下，步骤
(2)
中，
CN
与浓盐酸的比例为
2.0
～
10.0g
：
20
～
100mL
，优选为
4.0g
：
80mL。
[0016]根据上述的技术方案，优选的情况下，步骤
(2)
中，水浴的加热温度为
90℃
，加热时间为
24h。
[0017]根据上述的技术方案，优选的情况下，步骤
(2)
中，将悬浮液使用去离子水稀释后过滤，并将所得固体用去离子水洗涤至中性
。
[0018]根据上述的技术方案，优选的情况下，步骤
(3)
中，固体产物与去离子水的比例为
2.0...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
CNs@PY53
光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将尿素在管式炉中，
N2气氛中
400
～
600℃
退火2～
6h
，自然冷却后得到
CN
；
(2)
将
CN
分散到浓盐酸中，在
80
～
90℃
的水浴中搅拌
20
～
30h
，得到悬浮液，过滤
、
洗涤，得到固体产物；
(3)
将步骤
(2)
中得到的固体产物分散到去离子水中，超声处理
20
～
30h
；
(4)
将步骤
(3)
中得到的分散液通过
0.22
～
0.45
μ
m
的水系滤膜过滤后，在
‑
40
～
‑
60℃
下冷冻干燥
36
～
48h
，得到
CNs
；
(5)
将步骤
(6)
中得到的
CNs
与
PY53
分散到无水乙醇中，超声处理
0.5
～
3.0h
；其中
CNs
与
PY53
的质量比为
0.005
～
1.0
：
0.5
～
3.0
；
(6)
将步骤
(5)
中得到的分散液在
75
～
95℃
下蒸发干燥2～
4h
，得到
CNs@PY53
光催化剂
。2.
根据权利要求1所述的
CNs@PY53
光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，在使用前，先将尿素置于坩埚中，加热至
70
～
90℃
并保持1～
2h。3.
根据权利要求1所述的
CNs@PY53
光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤
(2)
中，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马纪亮，孙润仓，凌玮康，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：