[发明专利]一种镁掺杂钙铌氧氮光触媒催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种镁掺杂钙铌氧氮光触媒催化剂及其制备方法，光触媒催化剂包括活性成份和助催化剂，所述活性成份的分子式为CaNb_1‑xMg_xO_2+yN_1‑y，其中，0≤x，y≤1，其合成方法有：溶胶凝胶法、PC法、共沉淀法、熔融盐法，上述方法都可以得到CaNb_1‑xMg_xO_2+yN_1‑y纯相样品，且随着镁掺杂的量的不同，它的可见光吸收在550纳米至600纳米连续可调，所制备的CaNb_1‑xMg_xO_2+yN_1‑y在担载合适的助催化剂后，表现出优异的光催化分解水制氢和降解甲醛性能。

技术领域

本发明属于纳米光催化材料技术领域，具体涉及一种镁掺杂钙铌氧氮光触媒催化剂及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的高速发展，人类社会对能源的需求程度越来越高，而现今作为能源主体的化石燃料将在数百年内消耗殆尽，且其燃烧后释放的有毒有害气体会带来温室效应、酸雨、雾霾等严重的环境问题。为了解决日益严重的能源危机和环境问题，开发寻找一种新型绿色能源就显得尤为重要。

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，有报道指出：太阳还可以持续燃烧50亿年，且一小时抵达地球表面的能量就能够满足人类一年的能源需求。然而，太阳能能量密度低，容易收到地域、气候和昼夜变化等影响而使得其利用存在不稳定性和间歇性的缺点，造成利用率大大降低。现如今，开发太阳能的主要形式有三种：(1)转化为热能，如常见的太阳灶、热水器等；(2)转化为电能，如现在的光伏发电；(3)转化为化学能，如光催化水分解制氢、光催化固氮等。氢气是一种非常理想的清洁能源，其燃烧释放的热量高，燃烧产物为水，没有任何污染。因此，利用光触媒进行太阳能光催化水分解制氢(H₂O→H₂+O₂)是一种非常理想的能量转化开发利用方式，可以将分散的、不连续的太阳能转化为化学能(H₂)加以存储利用。

光触媒不仅可以在太阳能水分解制氢有很好的性能，还在降解有机污染物方面有着巨大的应用价值。现在，室内装修材料和家具或多或少都会释放甲醛等有害气体，特别是在密闭的空间环境中，甲醛污染对人体伤害尤为巨大。根据相关规定，室内甲醛含量不能超过0.08mg/m³，高浓度的甲醛会引起眼部、咽喉不适、胸闷、气喘、皮炎等，甚至还有致癌风险。为了解决甲醛污染问题，很多降解净化方法被提出，例如微生物降解法、植物净化、化学反应方法、物理吸附法、纳米光催化技术等。相较于其他方法，纳米光催化技术因其安全、高效、能耗小而成为该领域研究的热点。

中国专利CN 106390740A公开了一种光催化降解甲醛膜，将纳米级的光催化材料TiO₂以一定方式加入到汽车膜、建筑膜、家居膜硬涂层中，保证了产品原有的性能，既不改变原膜硬涂层的硬度、耐刮性能，透过率等，又增加了降解甲醛的功能，其中TiO₂是一种常见的光触媒材料，但是TiO₂仅仅只响应紫外光，对太阳光中可见光利用率不高，光催化效率较低。另一种常见的光触媒CdS(The Journal of Physical Chemistry C,115(2011)11466-11473)则因为材料本身稳定性不好，易发生自腐蚀，且含有毒金属易对环境造成污染，所以也不是非常理想。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种镁掺杂钙铌氧氮光触媒催化剂及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种镁掺杂钙铌氧氮光触媒催化剂，包括活性成份和助催化剂，所述活性成份的分子式为CaNb_1-xMg_xO_2+yN_1-y，其中，0≤x，y≤1。