[发明专利]氮化碳复合的三氧化二铬含氧缺陷的光热催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开氮化碳复合的三氧化二铬含氧缺陷的光热催化剂及其制备方法与应用。将含氮有机物和铬盐加入去离子水中，搅拌保持0.5‑5h，烘干，得前驱体；将前驱体研磨，在惰性气体环境或空气环境下进行煅烧，煅烧的温度为200‑800℃，煅烧时间为1‑10h，自然冷却，得氮化碳含量为1‑5％的氮化碳复合的三氧化二铬含氧缺陷的光热催化剂。利用本发明的方法制备的氮化碳复合三氧化二铬含氧缺陷材料，氧缺陷可以捕获热激发产生的电子或空穴，有效抑制载流子复合，从而提高光热催化活性。利用所获得的光热催化剂，可以有效地降解有机污染物。

技术领域

本发明属于光热催化材料技术领域，具体涉及氮化碳复合的三氧化二铬含氧缺陷的光热催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，环境污染问题成为全球关注的主要问题之一，在众多的环境净化方法中，光催化、电催化等各种环境催化技术备受关注。光热催化技术是一种环境友好型技术，可以直接利用热源降解有机污染物，具有污染性少，可循环使用等优点。

Cr₂O₃具有很高的化学和热稳定性，主要应用于工业耐火材料，高温抗氧化物质和高性能的气体传感器。Maeda报道了贵金属/Cr₂O₃核/壳纳米颗粒作为光催化剂催化水裂解，Hu 报道了改善锂离子电池Cr₂O₃阳极电化学性能。然而由于Cr₂O₃为p型半导体，存在电子或空穴容易重新组合，催化活性较低。氮化碳为n型半导体，因此Cr₂O₃与氮化碳复合界面形成异质结，可以克服电子或空穴的重新组合，此外，引入N-Cr键也可以提高催化活性，然而，而氮化碳复合的三氧化二铬含氧缺陷作为光热催化剂还尚未有相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供氮化碳复合的三氧化二铬含氧缺陷的光热催化剂及其制备方法，该方法简单、方便、低成本、条件温和、有利于大规模生产。

本发明采用的技术方案为：氮化碳复合的三氧化二铬含氧缺陷的光热催化剂，制备方法如下：

1)将含氮有机物和铬盐加入去离子水中，搅拌保持0.5-5h，烘干，得前驱体；

2)将前驱体研磨，在惰性气体环境或空气环境下进行煅烧，煅烧的温度为200-800℃，煅烧时间为1-10h，自然冷却，得氮化碳含量为1-5％的氮化碳复合的三氧化二铬含氧缺陷的光热催化剂。

进一步的，所述含氮有机物为三聚氰胺、双氰胺、硫脲或尿素。

进一步的，所述铬盐为九水硝酸铬、氢氧化铬、亚硝酸铬或重铬酸盐。

进一步的，步骤1)，所述烘干，温度为10-100℃。

上述的氮化碳复合三氧化二铬含氧缺陷的光热催化剂在低温催化降解气体污染物中的应用。

进一步的，方法如下：于反应容器中，加入上述的氮化碳复合三氧化二铬含氧缺陷的光热催化剂，通入异丙醇，氙灯120℃下催化降解。

进一步的，所述气体污染物为异丙醇。

本发明的有益效果是：本发明利用三聚氰胺、双氰胺、硫脲或尿素在升华和缩聚形成氮化碳的过程中需要消耗的氧气，成功构建出大量氧缺陷结构，氧缺陷可以捕获热激发产生的电子或空穴，有效抑制载流子复合，从而提高光热催化活性。并且本发明所提供的制备方法，其原料廉价，操作简单，极大程度降低了成本，而且对环境无污染，实现了绿色化学，在低温下有效降解气体污染物。

附图说明

图1为实施例1制备的500-CN光热催化剂和纯的Cr₂O₃的XRD测试。