[发明专利]Nb2

说明书

本发明公开了一种Nb₂O₅/C/Nb₂C/g‑C₃N₄光催化固氮方法，通过在Nb₂C上均匀生长Nb₂O₅，然后在Nb₂O₅/C/Nb₂C上原位生长g‑C₃N₄纳米片，可以制备Nb₂O₅/C/Nb₂C/g‑C₃N₄异质结。在优化的Nb₂O₅/C/Nb₂C：g‑C₃N₄比为1:1的情况下，Nb₂O₅/C/Nb₂C/g‑C₃N₄表现出较高的氮还原效率（0.365 mmol•h^‑1gcat^‑1，相比MXene衍生的Nb₂O₅/g‑C₃N₄复合材料的氮还原效率提升9.1倍）。Nb₂O₅/C/Nb₂C/g‑C₃N₄的固氮性能增强应归因于Nb₂O₅与导电Nb₂C之间的紧密接触引起的短程定向电荷传输促进光生电子和空穴分离效率的提高。以及在Nb₂O₅/Nb₂C界面处形成的肖特基结。通过进一步优化催化体系的pH，调节了反应性电子的浓度，并改善了质子还原的能垒。通过NaOH溶液调节pH为9，氮还原效率可进一步提升2.5倍（0.927 mmol•h^‑1gcat^‑1）。该催化剂制备方法简单易操作，可用于光催化高效固氮，反应条件温和，催化剂容易回收利用。

技术领域

本发明涉及一种Nb₂O₅/C/Nb₂C/g-C₃N₄异质结光催化高效固氮方法。

背景技术

NH₃的合成对农业和化学生产过程非常重要，因为它可用于制造现代肥料，塑料，纤维，炸药等。由于N₂固有的惰性和极其稳定的N-N三键，因此大气中最丰富的N₂既不能被生物直接利用，也不能直接用于化学过程。将N₂和H₂转化为NH₃的常规Haber-Bosch工艺需要超过300 ^oC和100 atm的压力才能实现N₂的离解。因此，在温和的条件下将N₂转化为氨仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明提供一种Nb₂O₅/C/Nb₂C/g-C₃N₄异质结光催化高效固氮方法，该催化剂制备方法简单易操作，可用于光催化高效固氮，反应条件温和，催化剂容易回收利用。