[发明专利]一种二氧化钼/氮掺杂还原石墨烯全光谱响应光催化剂及制备方法

说明书

本发明涉及半导体光催化剂制备技术领域，具体公开了一种二氧化钼/氮掺杂还原石墨烯全光谱响应光催化剂及制备方法。所述的全光谱响应光催化剂为氮掺杂还原氧化石墨烯负载二氧化钼的复合物，所述负载二氧化钼的质量占比为90％‑99.9％。本发明以钼酸盐、氧化石墨烯、燃料和助燃剂等为原料，通过溶液燃烧法得到前驱体，再在还原气氛下热处理，制备得到一种新型的具有全谱光响应范围的光催化剂，即二氧化钼/氮掺杂还原氧化石墨烯(N‑rGO)，二者复合增强了光催化剂的吸附性，进一步提高光催化剂催化效率。该全光谱响应光催化剂在紫外、可见和近红外光辐照下光催化降解去除有机染料，在处理有机染料水污染方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于半导体光催化剂制备技术领域，具体涉及一种二氧化钼/氮掺杂还原石墨烯全光谱响应光催化剂及制备方法。

背景技术

21世纪人类面临日益严重的水污染问题，为了解决这个问题，利用绿色清洁的可再生的太阳能为驱动力的光降解技术是一种有效的应对办法。目前，大部分光催化剂只能响应紫外光或者可见光(TiO₂、ZnO、CdS、g-C₃N₄等)，无法充分利用太阳能，尤其是占太阳能能量比重约50％的红外光，所以寻找全谱催化剂尤为重要。其中，氧化钼是一种过渡金属氧化物，因其在传感器、催化剂、电致变色和光致变色等方面具有潜在的应用价值备受关注。目前，二氧化钼及其复合物在光催化领域的应用有少量报道，如Xijin Xu研究了MoO₂在超级电容器电极及其光催化中应用性能，发现MoO₂在紫外光辐照下有一定的降解有机染料的光催化活性[Ceram.Int.42(2016)2198–2203]，Huaming Li报道了与g-C₃N₄₂相比，MoO₂/g-C₃N₄在可见光辐照下的催性能明显改善[Appl.Surf.Sci.457(2018)1142–1150]，然而，迄今为止，科学家们并没有发现MoO₂全谱光催化性能及其潜在的重要应用。

2004年，英国曼彻斯特物理学家Kostya Novoselov和Andre Geim利用剥落法首次制备出石墨烯纳米片石墨烯，由于其优越的性能，被认为是一种未来革命性的材料。在光催化方面，石墨烯上的C原子之间通过sp²杂化形成很强的σ键，使其具有良好的导电性，可作为很好的电子受体，能捕获电子，有效地防止电子和空穴的复合，提高光催化活性，并且过量的电子在石墨烯表面的快速传递，从而促进反应的进行。近年来，石墨烯基的光催化材料也有相关的报道，如M.Rakibuddin等制备了一种新的石墨烯气溶胶异质结构，用于有机污染物的光催化降解[Sol.Energ.Mat.Sol.C 162(2017)62–71],A.Iwase和P.D.Tran等人研究了BiO₄V/rGO和Cu₂O/rGO复合材料的光催化活性[J.Am.Chem.Soc.133(2011)11054–11057和d Nanoscale,4(2012)3875-3878],这些研究都说明石墨烯能促进光催化活性的提高，但其制备过程都较为复杂，产率不高，且现有技术并未公开二氧化钼/氮掺杂还原氧化石墨烯全光谱响应光催化剂的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中有关二氧化钼/氮掺杂还原氧化石墨烯全光谱响应光催化剂并无公开报道的缺陷与不足，提供一种二氧化钼/氮掺杂还原石墨烯全光谱响应光催化剂及制备方法。本发明以钼酸盐、氧化石墨烯、燃料和助燃剂等为原料，通过溶液燃烧法得到前驱体，再在还原气氛下热处理，制备得到一种新型的具有全谱光响应范围的光催化剂，即二氧化钼/氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)，二氧化钼与N-rGO复合增强了光催化剂的吸附性，进一步提高光催化剂催化效率，在处理有机染料水污染方面具有广阔的应用前景。

本发明采用如下技术方案，来实现发明目的。