[发明专利]一种氮掺杂多孔碳负载二氧化钛光催化剂及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种氮掺杂多孔碳负载二氧化钛光催化剂及其制备方法与应用。该方法利用有机金属骨架材料（MOF）在N2下煅烧碳化得到N掺杂的多孔碳材料GC‑N，将所得GC‑N分散在含有矿化剂的乙醇溶液中，加入钛源通过水热法合成GC‑N‑TiO2复合材料。本发明制备方法简单，不需使用有毒试剂，在合成过程中能够实现高比例氮元素的掺杂，不仅能够提高光生电子‑空穴的分离率，增加对污染物的光催化降解效率，同时还具有优异的反应稳定性。所制备的光催化剂能够广泛应用于大气污染治理、水污染治理等领域。

主权项

1.一种GC‑N‑TiO₂光催化剂的制备方法，其特征在于，使用有机配体、金属盐合成金属有机骨架，将其碳化后在含有钛源的乙醇溶液中水解聚合、洗涤、干燥与煅烧的方法制备得到与氮掺杂多孔碳复合的光催化材料；具体步骤如下：（1）MOFs的制备：将3~6 g金属盐与4~7 g的有机配体加入到150~300 ml的甲醇中，室温下搅拌20~24 h，再将溶液离心分离、清洗、干燥，最终得到MOFs；所述金属盐包括六水合硝酸锌、醋酸锌或硫酸锌；所述有机配体为2‑甲基咪唑；（2）GC‑N的制备：将0.1~0.3 g 的MOFs加入坩埚中，置于管式炉内，在N₂气氛下煅烧2~4 h，待冷却至室温后收集，即可获得氮掺杂的多孔碳材料GC‑N；（3）GC‑N‑TiO₂的制备：将0.01~0.02 g的GC‑N加入至20~40 mL的无水乙醇中，超声混匀，室温下搅拌0~30 min，得到溶液A，接着加入2~5 mL氨水，再将1~10 mL的钛源加入到搅拌中的溶液A中，室温下搅拌30~60 min，得到溶液B，将混合溶液B转移至聚四氟乙烯反应釜内胆中，再将聚四氟乙烯反应釜内胆放入高压反应釜中，水热反应9~ 13 h，再将溶液经离心分离、清洗、干燥，获得粉末C，将粉末C转移至坩埚置于管式炉内，在N₂气氛下煅烧2~4h，最后即得GC‑N‑TiO₂光催化剂；所述钛源包括钛酸丁酯、钛酸异丙酯。