【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化，尤其涉及一种mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、半导体纳米材料光催化是一种绿色可持续发展的技术，在能量转化和污染物降解方面得到了广泛的应用。
2、石墨相氮化碳是一种半导体材料，具有无毒、价廉易得、可见光响应范围、带隙可调等优点，在光催化领域得到了广泛的应用。它由具有平面共轭结构的3-s-三嗪单元连接构成，3-s-三嗪结构中n原子上的6个孤对电子可以有效地锚定金属原子，这在精确构建单原子催化剂方面具有显著的优势。
3、单原子催化剂因其原子尺度分散和独特的电子性质受到广泛关注，然而，只有单一活性位点仍然限制复杂反应的电子转移过程。如申请号为202211561855.2中国专利申请公开了一种钴锰基复合催化剂，该催化剂虽然采用钴、锰两种元素掺杂改性氮化碳，但其氮化碳的氮孤电子对作为电子供体与金属离子形成了金属-氮(m-n)键，钴、锰不是以单原子形式存在的，而是氮化碳上负载金属团簇，这种催化剂的转换效率、反应速率仍然较低。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种催化反应速率更高的mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂及其制备方法和应用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将硫脲和硫酸钴加入到乙醇水溶液中，然后恒温搅拌蒸干处理；
4、(2)将蒸干后的混合物冷却至室温，然后研磨处理，得到淡蓝色
5、(3)将淡蓝色粉末和mn-mof混合，然后研磨处理，得到预混料粉末；
6、(4)将预混料粉末置于带盖坩埚中，于马弗炉加热，降温后研磨处理，得到所述mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂。
7、进一步地，步骤(1)中，硫脲和硫酸钴的质量比为250～1000：1。
8、进一步地，步骤(1)中，乙醇水溶液的浓度为60～70vt％，乙醇水溶液的加入量为与硝酸钴的体积质量比达到5～6ml：1mg。
9、进一步地，步骤(1)中，恒温搅拌蒸干处理的温度条件为60～80℃，搅拌转速为400～600rmp，时间为12～18h。此过程乙醇水溶液被蒸干。
10、进一步地，步骤(3)中，mn-mof与淡蓝色粉末的质量比为1：250～1000。
11、进一步地，步骤(3)中，研磨处理时间为15～30min。
12、进一步地，步骤(4)中，加热条件为：空气气氛，加热温度500～550℃，加热时间4～5h，升温速率2～4℃。
13、进一步地，mn和co均以单原子形式存在，并构成非共价键关系。
14、本专利技术还提供按上述制备方法制备而成的mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂。
15、本专利技术还提供按上述mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂作为催化剂在催化降解抗生素类污染物或分解水产氢中的应用。
16、本专利技术提供了一种双金属原子修饰石墨相氮化碳的方法，将co原子与硫脲前驱体预组装，便于co原子进入氮化碳六重腔中，再通过热聚合使mof中mn原子进入，从而构成mn,co单原子对。mn,co单原子对增加了新的电子转移通路，同时mof裂解促进氮化碳剥离，进而提高了催化活性。
17、本专利技术的有益效果体现在：
18、1.本专利技术中单原子选取mn,co两种金属，相较于贵金属具有成本低廉，成本低廉的优势，且制备流程、操作方法简单。
19、2.相比于单一原子掺杂石墨相氮化碳，本专利技术通过预组装-热聚合的方式构建了双单原子对掺杂的石墨相氮化碳，单原子负载量更高，电子转移通路增加更多，通过在氮化碳3-s-三嗪结构中构建mn,co氮原子对，有效改善了石墨相氮化碳的电子迁移速率，同时mof裂解促进氮化碳剥离，得到簇状结构，从而有效提高了石墨相氮化碳的催化活性。
20、3.本专利技术中mn，co原子以非共价键形式存在，不仅可以最大限度地利用原子，还可以通过独特的和不对称的原子对构建内部电场来有效地促进电荷转移，具有较高的反应速率。
21、4.相比于原始氮化碳和单一原子掺杂，催化剂产氢效率及污染物降解效率显著提高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种Mn、Co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的Mn、Co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，硫脲和硫酸钴的质量比为250～1000：1。
3.如权利要求1所述的Mn、Co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，乙醇水溶液的浓度为60～70vt％，乙醇水溶液的加入量为与硝酸钴的体积质量比达到5～6ml：1mg。
4.如权利要求1所述的Mn、Co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，恒温搅拌蒸干处理的温度条件为60～80℃，搅拌转速为400～600rmp，时间为12～18h。
5.如权利要求1所述的Mn、Co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，Mn-MOF与淡蓝色粉末的质量比为1：250～1000。
6.如权利要求1所述的Mn、Co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，研磨处理时间为15～30min。
7.如权利要求1所述的
8.如权利要求1所述的Mn、Co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，Mn和Co均以单原子形式存在，并构成非共价键关系。
9.按如权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备而成的Mn、Co单原子对改性氮化碳光催化剂。
10.如权利要求9所述的Mn、Co单原子对改性氮化碳光催化剂作为催化剂在催化降解抗生素类污染物或分解水产氢中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，硫脲和硫酸钴的质量比为250～1000：1。
3.如权利要求1所述的mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，乙醇水溶液的浓度为60～70vt％，乙醇水溶液的加入量为与硝酸钴的体积质量比达到5～6ml：1mg。
4.如权利要求1所述的mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，恒温搅拌蒸干处理的温度条件为60～80℃，搅拌转速为400～600rmp，时间为12～18h。
5.如权利要求1所述的mn、co单原子对改性氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，mn-m...
【专利技术属性】
技术研发人员：战晓慧，辛立庆，张强，翟云楚，崔媛媛，盘樱，童晓凡，曾上将，
申请(专利权)人：中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。