[发明专利]一种氮掺杂碳包裹三氧化二铟六方片光催化剂及其合成方法和应用

说明书

一种氮掺杂碳包裹三氧化二铟六方片光催化剂的合成方法，包括：将四水合硝酸铟和2,5‑吡啶二羧酸溶解在有机溶剂和水中，超声10分钟后转移至反应釜中加热一段时间，反应结束后，离心收集产物，清洗，干燥得到具有六方片状结构的In(2,5‑PDC)前驱物；将In(2,5‑PDC)前驱物在空气中煅烧后得到N‑C/In₂O₃六方片光催化剂。本发明通过溶剂热和煅烧的方法合成N‑C/In₂O₃六方片光催化剂，所合成的光催化剂比商品化的In₂O₃具有更高的光催化活性。

技术领域

本发明涉及纳米材料，具体涉及一种具有氮掺杂碳包裹三氧化二铟六方片光催化剂的合成方法。

背景技术

近年来，In₂O₃由于其独特的In³⁺的d¹⁰电子构型以及合适的导带和价带位置，并且在可见和紫外线区域具有良好的热稳定性和较强的荧光信号等优点得到专家们广泛关注。In₂O₃具有优点的同时，也存在缺点，比如：在光照条件下，In₂O₃的光生电子和光生空穴容易发生二次复合，严重影响其在可见光催化领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单合成氮掺杂碳包裹三氧化二铟六方片光催化剂的方法，以提高光催化活性。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

具体而言，本发明提供了一种具有氮掺杂碳包裹三氧化二铟六方片光催化剂的方法，包括以下步骤：

S1：将四水合硝酸铟和2,5-吡啶二羧酸溶解在有机溶剂和水中，搅拌10分钟后转移至反应釜中加热一段时间，反应结束后，离心收集产物，清洗，干燥得到具有六方片状结构的In(2,5-PDC)前驱物；

S2：将In(2,5-PDC)前驱物在空气中煅烧后得到N-C/In₂O₃六方片光催化剂。

进一步的，所述有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺与水的体积比为2:3。

进一步的，所述步骤S1中，加热温度为120℃，反应时间为4h。

进一步的，所述步骤S2中，In(2,5-PDC)前驱物在空气中煅烧温度为380℃，煅烧时间为1h。

本发明还提供了由上述方法合成氮掺杂碳包裹三氧化二铟六方片光催化剂的方法。

本发明还提供了上述具有氮掺杂碳包裹三氧化二铟六方片光催化剂作为光催化剂的应用。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明的一种简单合成氮掺杂碳包裹三氧化二铟六方片光催化剂的方法，合成了由N 掺杂的C(N-C)组装而成的N-C/In₂O₃ HS六方纳米片,N-C/In₂O₃ HS催化剂在可见光区域具有良好的光催化活性和循环稳定性，In₂O₃纳米颗粒上的N-C层是光生电子的良好受体，促进了光生载流子在空间上的有效分离并延长了光生载流子的寿命。

附图说明

图1是本发明实施例所合成的In(2,5-PDC)前驱物的扫描电镜图(a-b)和元素分布图 (c-h)；

图2是本发明实施例所合成的N-C/In₂O₃ HS的X射线粉末衍射图(a)以及其扫描电镜图(b)和元素分布图(c-h)；