[发明专利]一种简单制备Co‑Nx/C高效选择性光催化剂的方法

摘要

能源枯竭和环境污染问题是当今急需解决的两大难题，而丰富的太阳能为解决这两大难题提供了一种有效途径。光能与化学能的有效转化离不开光催化活性优异的光敏纳米材料。本发明以金属有机配合物为前驱体，通过简单的一步热聚法，制备Co‑Nx/C高效选择性光催化剂，属于碳材料科学领域。有机配体选用价格低廉、配位能力强的丁二酮肟，金属中心选用价格低廉的过渡金属盐(氯化钴)，经过高温煅烧，成功的将催化活性中心(Co‑Nx)引入到催化剂中。Co‑Nx/C催化剂可以选择性的敏化氧气，生成高活性的单线态氧。本发明形成了Co‑Nx活性中心，有利于减小单重态‑三重态之间的能量差(△EST)，促进系间窜越(ISC)过程，有利于增强单线态氧产生，提高其选择性光催化氧化能力。

主权项

本发明公开了一种简单制备Co‑Nx/C高效选择性光催化剂的方法，其特征在于：选用丁二酮肟作为有机配体，选用氯化钴作为金属中心，二者通过金属与氮之间的配位，形成了金属有机配合物前驱体，该前驱体经过高温热聚、超声、过滤、洗涤和真空干燥等处理后，即得到Co‑Nx/C高效选择性光催化剂，Co‑Nx作为催化活性中心，可以选择性的敏化分子氧，生成高活性的单线态氧，并提高其选择性光催化氧化能力，其具体制备方法如下：(1)称取一定量的丁二酮肟和氯化钴，分别溶解在一定量的丙酮中，然后将氯化钴溶液缓慢的加入到丁二酮肟溶液中，并不断搅拌，搅拌5分钟后，将混合液在室温下静止24小时，最后将混合物进行过滤，得到绿色沉淀物，并用丙酮洗涤三次，然后进行60度真空干燥，即可得到金属有机配合物前驱体；(2)称取一定量的金属有机配合物前驱体，均匀的平铺到石英舟中，然后将石英舟放到管式加热炉中，N2置换30min，驱除管中的氧气，启动加热装置，以5℃/min的加热速率进行升温加热，升温至300℃后，维持恒温2h，然后自然降温，降至室温后取出，将得到的固体分别用水和乙醇洗涤三次，最后放入60℃真空干燥箱中干燥，即得到Co‑Nx/C高效选择性光催化剂。