[发明专利]一种氮氧化物纳米颗粒光触媒及其应用

说明书

本发明涉及一种氮氧化物纳米颗粒光触媒及其应用，该氮氧化物纳米颗粒光触媒为A_aB_bO_cN_d型氮氧化物，其中，0≤a，b，c，d≤5，A为钙、锶、钡、镧或钠的一种，B为钛、钽或铌的一种，通过以下步骤制备得到：共沉淀法制备金属氧化物前驱体：金属氧化物前驱体氨化灼烧制备钙钛矿氮氧化物，王水处理后得到氮氧化物纳米颗粒光触媒。该类光触媒纳米颗粒在担载合适的助催化剂后，太阳光下光照表现出非常优异的光催化水分解制氢和光降解有机污染物甲醛的能力。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种氮氧化物纳米颗粒光触媒及其应用。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人类在科学技术上有了显著提高，而以此为基础的化石燃料的消耗带来了能源危机和环境问题。有研究表明，化石能源将在未来数百年内消耗殆尽，而其燃烧后释放的有毒有害气体则会带来温室效应、酸雨、雾霾等环境问题。因此，开发寻找一种的绿色清洁的新能源显得尤为重要。

众所周知，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，因其储量丰富、分布广泛等优点受到了人们的日益关注。但是太阳能能量密度低，容易受到地域、气候和昼夜变换的影响而使其存在不稳定性和间歇性等缺点，让太阳能的利用率大大降低。目前，太阳能的开发利用主要有三种能量转换形式：(1)太阳能转化热能(太阳灶、太阳能热水器等)；(2)太阳能转化电能(光伏发电)；(3)太阳能转化化学能(光催化制氢、光催化还原二氧化碳等)。将太阳能转化为化学能被认为是一种非常理想的能量转换开发利用方式，通常光触媒吸收太阳能后，在表面发生水分解反应(H₂O→H₂+O₂)，可以有效的将太阳能转化为化学能存储在氢气中。

另一方面，室内装修材料和家具通常会释放甲醛等有害气体，尤其是在建筑居住室内和汽车等密闭空间中，甲醛污染对人体伤害巨大。我国规定，室内甲醛含量不能超过0.08mg/m³，高浓度的甲醛会引起眼部、咽喉不适、胸闷、气喘、皮炎等，甚至还有致癌风险。目前，市场上现有的甲醛治理方法有很多，例如微生物降解法、植物净化、化学反应方法、物理吸附法、纳米光催化技术等。而这些方法中，纳米光催化技术因其降解甲醛环保、安全、高效、耗能小而成为该领域研究的热点。

目前对于太阳能光催化水分解制氢和降解甲醛而言，常见的光触媒主要集中在TiO₂(一种光催化降解甲醛膜，专利号：CN 106390740A)，CdS(The Journal of PhysicalChemistry C,115(2011)11466-11473)等，但这些光触媒要么仅仅只响应紫外光造成太阳光吸收率较低，无法有效吸收可见光，要么稳定性差且还有有毒金属易对环境造成危害，因此都不是最为理想的制氢和降解甲醛的光触媒。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种氮氧化物纳米颗粒光触媒及其应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种氮氧化物纳米颗粒光触媒，该氮氧化物纳米颗粒光触媒为A_aB_bO_cN_d型氮氧化物，其中，0≤a，b，c，d≤5，A为钙、锶、钡、镧或钠的一种，B为钛、钽或铌的一种，通过以下步骤制备得到：

(1)共沉淀法制备金属氧化物前驱体：将A元素可溶性盐和/或B元素可溶性盐的乙醇溶液溶于去离子水中，再加入氢氧化钠水溶液，得到絮状产物，用去离子洗至pH值为中性，烘干得到金属氧化物前驱体粉末；

(2)氨化制备钙钛矿氮氧化物：将金属氧化物前驱体粉末，在氨气氛保护下灼烧，得到氮氧化物粉末；

(3)王水处理：将氮氧化物粉末浸渍于王水中并进行热处理，之后去除上层王水，加入去离子水，得到具有丁达尔形象的溶液，加入丙酮，并将产物絮凝、收集、烘干，即得到氮氧化物纳米颗粒光触媒。