[发明专利]一种低带隙高可见光吸收的氮掺杂钽酸钠的合成方法

说明书

本发明公开了一种低带隙高可见光吸收的氮掺杂钽酸钠的合成方法，包括以下步骤：a.按照化学式NaTaO_3‑xN_x称取Ta₂O₅、Na₂CO₃和尿素；b.将步骤a中的物质研磨后装入刚玉舟，放入管式炉；c.在氮气气氛下以2℃/min升温至850℃‑950℃，反应1小时；d.再以2℃/min的升温速率升温至950℃，反应1小时，完毕降至室温，获得产物。本发明使用尿素一步合成氮掺杂的钽酸钠，使用本发明方法制备的氮掺杂钽酸钠可以大幅度提高钽酸钠在可见光区域的吸收。

技术领域

本发明属于半导体光催化技术领域，具体涉及一种低带隙高可见光吸收的氮掺杂钽酸钠的合成方法。

背景技术

近年来, 半导体光催化技术日益兴起，能有效降解污染物并获得清洁能源，而其关键在于光催化剂的选择和应用。早在1998年Kudo等首次报道了具有钙钛矿结构的NaTaO₃光催化剂，其结构稳定、催化性能良好，在光催化领域有极大的研究价值和应用前景。但其本身禁带宽度较大，电子空穴不易分离等问题使其吸收边位于紫外光区域，因此不能充分利用可见的太阳光，在可见光领域的光催化研究受到限制。目前已有氮掺杂钽酸钠方法多需使用氨气，不够简单，不够高效与廉价。

发明内容

本发明就是为了解决现有技术中的不足，所提供一种低带隙高可见光吸收的氮掺杂钽酸钠的合成方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低带隙高可见光吸收的氮掺杂钽酸钠的合成方法，包括以下步骤：

a.按照化学式NaTaO_3-xN_x称取Ta₂O₅、Na₂CO₃和尿素，尿素为氮源；

b.将步骤a中的物质研磨后装入刚玉舟，放入管式炉；

c.在氮气气氛下以2℃/min升温至850℃-950℃，反应1小时；

d.再以2℃/min的升温速率升温至950℃，反应1小时，完毕降至室温，获得产物。

进一步的，步骤a中，所述Ta₂O₅、Na₂CO₃和尿素的摩尔比为1：5：30。

进一步的，步骤b中研磨30min。

优选的，步骤c中，在氮气气氛下以2℃/min的升温速率升温至850℃。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种一步合成氮掺杂钽酸钠的制备方法，本发明制备的氮掺杂钽酸钠催化材料的吸收边红移至可见光区域,带隙降低至2.3eV，该材料能够有效地利用可见光。与传统的钽酸钠合成方法相比,本发明采用的方法具有简单、反应条件温和、低成本的优点。

附图说明

图1是本发明实施例1方法制备的氮掺杂钽酸钠的XRD图；

图2是本发明实施例1方法制备的氮掺杂钽酸钠的紫外-可见吸收图谱图；

图3是本发明实施例1方法制备的氮掺杂钽酸钠的光致发光光谱图；

图4是本发明实施例1方法制备的氮掺杂钽酸钠的带隙计算结果对比图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1