本發(fā)明屬于光催化領(lǐng)域，具體涉及一種能適應(yīng)復(fù)雜水環(huán)境的氮化碳基光催化劑及其制備方法和光催化產(chǎn)h2o2的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、h2o2作為一種副產(chǎn)物只有o2和h2o的氧化劑，在化工合成、廢水處理、醫(yī)用殺菌等領(lǐng)域應(yīng)用較多。然而，工業(yè)上常用于合成h2o2的蒽醌法會消耗大量能源、造成嚴重的環(huán)境污染，并極易引發(fā)爆炸。光催化合成h2o2因其僅需要o2、h2o、太陽光和半導(dǎo)體催化劑，與蒽醌法相比，更加安全且環(huán)保，因此逐漸受到研究者們的關(guān)注。目前，大多數(shù)的研究只有在加入有機犧牲劑和額外通入純o2的去離子水中才能實現(xiàn)高h2o2產(chǎn)率。有機犧牲劑(異丙醇、乙醇等)的加入，還會導(dǎo)致光催化過程中生成酮類或醛類物質(zhì)，對后續(xù)h2o2的分離和提純造成不利影響。同時，新生成的酮類或醛類以及剩余的有機醇類物質(zhì)如若處理不當，也會造成環(huán)境污染。另外，對純水和純o2的依賴不僅會提高光催化合成h2o2的成本，而且會極大地降低其實用性。

2、目前，光催化氧還原合成h2o2的研究雖然較多，但是設(shè)計能夠不依賴有機犧牲劑、純o2及去離子水的催化劑仍然是一項難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有光催化產(chǎn)h2o2的方法依賴有機犧牲劑、純o2及去離子水導(dǎo)致生產(chǎn)成本高和適用范圍窄的技術(shù)問題，而提供一種能適應(yīng)復(fù)雜水環(huán)境的氮化碳基光催化劑及其制備方法和光催化產(chǎn)h2o2的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的目的之一在于提供一種能適應(yīng)復(fù)雜水環(huán)境的氮化碳基光催化劑由氮化碳納米片和均勻負載于納米片表面的ni-ag復(fù)合納米顆粒組成。

4、進一步限定，氮化碳納米片的厚度為20-30nm，ni-ag復(fù)合納米顆粒粒徑為30-40nm，ni-ag復(fù)合納米顆粒的負載量為氮化碳納米片質(zhì)量的2.5-5.5％，其中ni和ag質(zhì)量比為(2-4)：0.9。

5、本發(fā)明的目的之二在于提供一種能適應(yīng)復(fù)雜水環(huán)境的氮化碳基光催化劑的制備方法，所述方法按以下步驟進行：

6、將氮化碳納米片的水分散液與ni(no3)2·6h2o溶液、agno3溶液混合，避光攪拌反應(yīng)，隨后逐滴加入nabh4溶液，繼續(xù)避光攪拌反應(yīng)，離心、洗滌、干燥，得到cnns/ni-ag，即氮化碳基光催化劑。

7、進一步限定，氮化碳納米片的制備過程：由尿素經(jīng)兩次煅燒制成。

8、更進一步限定，兩次煅燒的溫度均為450-600℃，升溫速率均為4-6℃/min，時間為2-4h，兩次煅燒之間進行水洗和干燥。

9、進一步限定，氮化碳納米片的水分散液濃度為4-6g/l。

10、進一步限定，ni(no3)2·6h2o溶液濃度為20-40g/l，agno3溶液濃度為4-16g/l。

11、進一步限定，避光攪拌反應(yīng)1.5-2.5h。

12、進一步限定，nabh4與氮化碳納米片的質(zhì)量比為(0.2-0.4)：1，nabh4溶液濃度為10-14g/l。

13、進一步限定，繼續(xù)避光攪拌反應(yīng)3-5h。

14、本發(fā)明的目的之三在于提供一種能適應(yīng)復(fù)雜水環(huán)境的氮化碳基光催化劑在光催化水產(chǎn)h2o2中的應(yīng)用。

15、本發(fā)明的目的之四在于提供一種光催化水高效產(chǎn)h2o2的方法，所述方法步驟如下：

16、將上述氮化碳基光催化劑加入水中，避光攪拌，隨后于室溫下進行光催化反應(yīng)。

17、進一步限定，水為自來水。

18、進一步限定，氮化碳基光催化劑投加量為0.5-1.5g/l。

19、進一步限定，避光攪拌10-30min。

20、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)勢在于：

21、(1)本發(fā)明提供的cnns/ni-ag在不加入有機犧牲劑和不額外通入純o2的去離子水中，實現(xiàn)高效光催化氧還原生成h2o2的制備過程。h2o2產(chǎn)率高達681.2μmol/l/h，且材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

22、(2)本發(fā)明制備的cnns/ni-ag在未經(jīng)任何處理的復(fù)雜水環(huán)境(如自來水)中，光催化氧還原產(chǎn)h2o2的效率達446.3μmol/l/h，對環(huán)境要求低，展現(xiàn)出較高的實用性，適用范圍更廣。

23、(3)本發(fā)明合成cnns/ni-ag的方法操作方法簡便，所需設(shè)備簡單，且反應(yīng)條件相對溫和。

技術(shù)特征：

1.一種能適應(yīng)復(fù)雜水環(huán)境的氮化碳基光催化劑，其特征在于，由氮化碳納米片和均勻負載于納米片表面的ni-ag復(fù)合納米顆粒組成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化劑，其特征在于，氮化碳納米片的厚度為20-30nm，ni-ag復(fù)合納米顆粒粒徑為30-40nm，ni-ag復(fù)合納米顆粒的負載量為氮化碳納米片質(zhì)量的2.5-5.5％，其中ni和ag質(zhì)量比為(2-4)：0.9。

3.權(quán)利要求1或2所述的光催化劑的制備方法，其特征在于，所述方法：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，氮化碳納米片的制備過程：由尿素經(jīng)兩次煅燒制成。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，兩次煅燒的溫度均為450-600℃，升溫速率均為4-6℃/min，時間為2-4h，兩次煅燒之間進行水洗和干燥。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，氮化碳納米片的水分散液濃度為4-6g/l，ni(no3)2·6h2o溶液濃度為20-40g/l，agno3溶液濃度為4-16g/l，避光攪拌反應(yīng)1.5-2.5h。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，nabh4與氮化碳納米片的質(zhì)量比為(0.2-0.4)：1，nabh4溶液濃度為10-14g/l，繼續(xù)避光攪拌反應(yīng)3-5h。

8.權(quán)利要求1或2所述的催化劑在光催化水產(chǎn)h2o2中的應(yīng)用。

9.一種光催化水高效產(chǎn)h2o2的方法，其特征在于，所述方法：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，水為自來水，氮化碳基光催化劑投加量為0.5-1.5g/l，避光攪拌10-30min。

技術(shù)總結(jié)
一種適應(yīng)復(fù)雜水環(huán)境的氮化碳基光催化劑及其制備方法和光催化產(chǎn)H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;的應(yīng)用。本發(fā)明屬于光催化領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有光催化產(chǎn)H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;的方法依賴有機犧牲劑、純O<subgt;2</subgt;及去離子水導(dǎo)致生產(chǎn)成本高和適用范圍窄的技術(shù)問題。本發(fā)明的光催化劑由氮化碳納米片和均勻負載于納米片表面的Ni?Ag納米顆粒組成。方法：將氮化碳納米片的水分散液與Ni(NO<subgt;3</subgt;)<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O溶液、AgNO<subgt;3</subgt;溶液混合，避光攪拌反應(yīng)，隨后逐滴加入NaBH<subgt;4</subgt;溶液，繼續(xù)避光攪拌反應(yīng)，離心、洗滌、干燥，得到氮化碳基光催化劑。本發(fā)明制備的光催化劑在不加入有機犧牲劑及不額外通入O<subgt;2</subgt;的去離子水或自來水中展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。用于光催化水產(chǎn)H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;。

技術(shù)研發(fā)人員：楊敏,李汝金,郭超,于艷玲
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9