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专利号: 2023110293116
申请人: 内蒙古工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂,其特征在于,所述异质结光催化剂中,C、N、S共掺杂TiO2颗粒沉积覆盖在酸刻蚀层状g‑C3N4的表面;并且所述异质结光催化剂具有两种微/纳结构,分别是层状g‑C3N4是酸刻蚀形成的纳米级g‑C3N4碎片堆叠形成的微米级颗粒,以及纳米级的C、N、S共掺杂TiO2颗粒二次团聚形成的近似球形的微米级颗粒;

TiO2被C、N、S共掺杂,其中C的掺杂形式是C‑O‑Ti间隙掺杂,N的掺杂形式是N‑Ti‑O的部分取

2‑ 2‑

代掺杂,S的掺杂形式是以SO4 和SO3 的形式修饰在TiO2的表面;

所述C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂的制备方法包括以下步骤:硫酸氧钛‑硫酸水合物加入到水中进行水浴搅拌得到硫酸氧钛‑硫酸水合物的水溶液,体相g‑C3N4加入到硫酸氧钛‑硫酸水合物的水溶液中,在高压釜中进行水热反应,反应结束后冷却至室温,分离所得固体,洗涤,干燥,研磨,即得产品C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂;水热反应条件是110‑130℃反应10‑15h;

所述体相g‑C3N4是通过包括以下步骤的制备方法制得:将三聚氰胺在氮气气氛下煅烧,冷却,研磨,即得体相g‑C3N4;所述煅烧是在管式炉中,以5‑10℃/min升温速率升温至500‑

700℃,煅烧4‑6h。

2.根据权利要求1所述的C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂,其特征在2

于,所述C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂的比表面积为150‑170 m/g,平均孔径为4‑7nm,最可几孔径为3‑4nm。

3.根据权利要求1所述的C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂,其特征在于,所述C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂满足以下条件至少一种:(1)所述C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂的XRD特征峰满足以下条件:2θ在25.2±0.1°,27.3±0.1°,37.8±0.1°,47.9±0.1°有特征峰;

(2)所述C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂具有如下的XPS能谱特征峰:C 

1s能谱具有288.2±0.05 eV,285.8±0.05 eV,284.4±0.05 eV的特征峰;O 1s能谱具有

532.9±0.05 eV,531.3±0.05 eV,529.5±0.05 eV的特征峰;N 1s能谱具有400.6±0.05 eV,399.3±0.05 eV,398.4±0.05 eV的特征峰;Ti 2p能谱具有458.3±0.05 eV,463.9±

0.05 eV的特征峰;S 2p能谱具有169.2±0.05 eV,168.1±0.05 eV的特征峰;

(3)所述C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂在UV‑vis DRS图谱中具有

2.86±0.05 eV和2.75±0.05 eV的两种禁带宽度。

4.根据权利要求1所述的C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂,其特征在于,体相g‑C3N4,硫酸氧钛‑硫酸水合物和水的质量比为1:6‑10:100‑150。

5.根据权利要求1所述的C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂,其特征在于,水浴搅拌的温度是20‑30 ℃;分离为离心分离;洗涤是用蒸馏水洗涤至中性;所述干燥是加热干燥,或者真空干燥;研磨是在玛瑙研钵中研磨,研磨时间0.5‑3h。

6.权利要求1‑5任一项所述C、N、S共掺杂TiO2/酸刻蚀g‑C3N4异质结光催化剂在光催化分解水制氢或光催化降解有机物的用途。