[发明专利]一种金属元素掺杂的CNB光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化领域，涉及一种金属元素掺杂的CNB光催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着工业生产的快速发展，环境污染问题一直受到人们的普遍关注。随着治理工业污染技术的不断提高，光催化技术，即利用太阳能对污染物进行光催化降解技术在环境治理方面的研究越来越深入。

研究光催化剂的另一条思路是寻找新型光催化剂。

g-C₃N₄以其光催化活性较高、稳定性好、原料价格便宜、尤其是不含金属这一突出优点，使它成为一种新型的光催化材料，然而，单一相催化剂通常因量子效率低而使其光催化性能表现不够理想，由于g-C₃N₄材料光生电子-空穴复合率较高，导致其催化效率较低，从而限制了它在光催化方面的应用。

因此，基于g-C₃N₄材料开发一种光催化效率高，制备方法简便快速的光催化剂具有巨大的实用价值。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：用金属元素和非金属元素共同对石墨相氮化碳进行掺杂，制得的双掺杂的石墨相氮化碳与单纯的石墨相氮化相比，对有机染料具有较高的可见光催化活性，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供一种金属元素掺杂的CNB光催化剂，其特征在于，该光催化剂中掺杂有金属元素，其中，所述金属元素为第二过渡金属元素，优选选自钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银或镉中的一种。

第二方面，本发明提供一种制备上述金属元素掺杂的CNB光催化剂的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将硼源与碳氮源混合，分散于第一分散剂中，除去第一分散剂后煅烧，制得CNB；

步骤2，将含有金属元素的化合物分散于第二分散剂中，制成第二分散体系，将步骤1制得的CNB加入第二分散体系，在紫外光下反应，除去第二分散剂，干燥。

附图说明

图1示出样品的XRD谱图；

图2示出样品的红外谱图；

图3-1示出CNB催化剂光催化降解MO的UV-Vis谱随时间的变化图；

图3-2示出Pd_0.05/CNB催化剂光催化降解MO的UV-Vis谱随时间的变化图；

图3-3示出Pd_0.1/CNB催化剂光催化降解MO的UV-Vis谱随时间的变化图；

图3-4示出Pd_0.2/CNB催化剂光催化降解MO的UV-Vis谱随时间的变化图；

图4示出样品的紫外-可见漫反射光谱；

图5示出样品的光致发光光谱；

图6示出样品可见光催化活性；

图7示出清除剂对样品光催化效率的影响图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

以下详述本发明。

根据本发明的第一方面，提供一种金属元素掺杂的CNB光催化剂，其特征在于，该光催化剂中掺杂有金属元素，其中，所述金属元素为第二过渡金属元素，优选选自钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银或镉中的一种，更优选选自钯、银或镉中的一种，如钯。

在本发明中，基于金属元素掺杂的CNB光催化剂的总重量，以其中金属元素的重量计，其中所述金属元素的重量分数为5wt％～30wt％，优选为8wt％～25wt％，如10wt％、20wt％。

在本发明中，所述金属元素掺杂的CNB光催化剂，根据其XRD谱，在2θ＝27.40°附近存在较低特征峰，在2θ＝13.00°附近存在较宽特征峰。

在本发明中，所述金属元素掺杂的CNB光催化剂，根据其红外光谱，在波数为3500cm^-1-2800cm^-1范围内存在的是CNB中NH键的伸缩振动峰；在波数1000cm^-1到1650cm^-1的范围内出现的特征峰归属于C-N的伸缩振动峰和C＝N的伸缩振动峰，位于1159cm^-1、1269cm^-1、1336cm^-1的吸收峰分别归属于CNB的C-N的伸缩振动特征峰，位于1650cm^-1的吸收峰归属于CNB的C＝N双键的伸缩振动峰，另外在810cm^-1的吸收峰则归属于三嗪环的弯曲振动。