[发明专利]一种C/MoO2

说明书

本发明涉及光催化领域，涉及一种C/MoO₂多孔光催化剂及其制备方法、应用。所述光催化剂中C包覆于MoO₂的表面；所述光催化剂为空心结构，粒径小于2000 nm，且所述复合催化剂孔径20 nm；制备所述光催化剂时首先利用NTA和MoCl₅在高温反应釜中制备前驱体，在通过灼烧法制备得C/MoO₂多孔光催化剂。本发明提供的催化剂兼具良好吸附性能和优异光催化性能，具有高比面积，拥有高密度的催化活性中心，多孔和空心结构增加了比表面积，能有效提高光吸收率，延缓电子空穴复合，在应用中能够降低合成氨反应的要求；本发明提供的合成方法具有条件温和、合成条件简单易得、纯度高等特点，适合规模生产应用。

技术领域

本发明涉及光催化领域，尤其涉及一种C/MoO₂多孔光催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

近年来，环境污染和能源短缺问题变得日益严重，人们集中精力研究开发各种新型能源技术和设备。光催化技术由于具有环境友好、化学能高等优点，被广泛认为是解决环境污染和能源危机的重要途径。随着工农业发展，氨成为农业和工业中用于肥料和化学品合成的重要化学物质。目前在工业上氨的合成是通过传统的Haber-Bosch工艺完成的，该工艺反应条件苛刻且耗能大，即15-25MPa压强和673-873K温度条件下，消耗的能源占全球能源的 1％以上。目前在工业上氨的合成是通过传统的Haber-Bosch工艺完成的，该工艺反应条件苛刻且耗能大，即15-25MPa压强和673-873K温度条件下，消耗的能源占全球能源的1％以上。 Mo成为目前光催化固氮领域最有研究热度的元素之一。但是含Mo催化剂中，光生电子-空穴对极易快速复合，严重影响了其光催化性能，成为其作为光催化剂最主要的缺陷；贵金属催化剂可以很好地规避这些缺点，然而，昂贵的价格、不可控的含量和破坏性的共轭体系等缺点限制了它们的应用。因此，需要寻找合适的光催化剂来提高其光催化性能。

公开号CN106976910A，公开了一种多孔碳负载氧化钼纳米颗粒复合材料及其制备方法。该制备方法，包括如下步骤：(1)利用多孔碳吸附钼酸盐，得到前驱物；(2)在氢氩气氛中对所述前驱物进行热处理，即可得到所述多孔碳负载氧化钼纳米颗粒复合材料。本发明是基于多孔碳的空间限域效应制备多孔碳负载氧化钼纳米颗粒复合材料，相对于其它方法，该方法成本低、工艺简单、产物明确及所得氧化钼纳米颗粒的粒径大小均一、高度分散、无团聚，适于大规模化生产；本发明多孔碳负载氧化钼纳米颗粒复合材料在工业催化、电化学或其它科学领域具有巨大的潜在应用价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种C/MoO₂多孔光催化剂。本发明兼具良好吸附性能和优异光催化性能，具有高比面积，拥有高密度的催化活性中心，多孔和空心结构增加了比表面积，还使入射光在孔道内部多次反射和散射，提高光吸收率，减缓电子空穴复合速率。

本发明一方面提供了一种C/MoO₂多孔光催化剂，所述光催化剂包括由MoO₂构成多孔表面的空心球结构，且MoO₂颗粒表面有C包裹，催化剂颗粒粒径小于2000nm，且所述复合催化剂孔径20nm。

本发明的表面多孔的空心球体结构，多孔和空心结构增加了比表面积，使催化剂外表面层相当于一张多孔薄膜，能够减缓电子空穴的复合，同时光催化剂中C包覆于MoO₂，使得能带结构改变，能够降低电子空穴的复合速率。

作为优选，所述光催化剂粒径为1000-2000nm；所述复合催化剂孔径大小为5-15nm当粒径小时，孔径/粒径的值过小，光的折射和反射次数变小，光利用率降低，不利于延长电子空穴的复合；当粒径过时，形成壳体结构，稳定性不佳。因此本发明优选粒径为1000-2000nm。

其次，本发明还提供了如上述任一项所述的光催化剂的制备方法，制备过程包括以下步骤：