一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂及其制备方法与应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115845863A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202310023842.8(22)申请日2023.01.09(71)申请人辽宁大学地址110000辽宁省沈阳市沈北新区道义南大街58号(72)发明人周赛男金雨玲陶然楚振明范晓星(74)专利代理机构沈阳杰克知识产权代理有限公司21207专利代理师杨华(51)Int.Cl.B01J23/86(2006.01)C01G51/04(2006.01)C01C1/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂及其制备方法与应用(57)摘要本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂及其制备方法和应用。制备方法包括如下步骤：将适量的钴盐、铬盐和螯合剂混合，溶解在去离子水中，将混合物置于烘箱中加热干燥成粉末，冷却，所得产物放入马弗炉中煅烧，得铬掺杂四氧化三钴光催化剂。本发明所述的铬掺杂四氧化三钴光催化剂可以进行光催化固氮，铬掺杂可以大幅度提高光催化活性。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。CN115845863ACN115845863A权利要求书1/1页1.一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂，其特征在于，制备方法包括如下步骤：将适量的钴盐、铬盐和螯合剂混合，溶解在去离子水中，将混合物置于烘箱中加热干燥成粉末，冷却，所得产物放入马弗炉中煅烧，得铬掺杂四氧化三钴光催化剂。2.如权利要求1述的一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂，其特征在于，所述钴盐为六水合硝酸钴，铬盐为九水合硝酸铬。3.如权利要求1所述的一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂，其特征在于，按摩尔比，钴盐：铬盐＝20:1。4.如权利要求1所述的一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂，其特征在于，步骤1)中，所述螯合剂为聚乙二醇。5.如权利要求1所述的一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂，其特征在于，步骤2)中，所述的烘干是，于60～80℃下烘干10～12h。6.如权利要求1所述的一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂，其特征在于，步骤2)中，所述煅烧是，于300～500℃下煅烧1～3h。7.权利要求1‑6任意一项所述的铬掺杂四氧化三钴光催化剂在光催化固氮方面的应用。8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，将50mg权利要求1‑6任一项所述的铬掺杂四氧化三钴光催化剂、甲醇和去离子水放入反应器中，将氮气不断的通入反应器，同时用氙灯照射。9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，按固液比，铬掺杂四氧化三钴光催化剂：甲醇：去离子水＝10g：1mL：9mL。2CN115845863A说明书1/3页一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]氨在现代生产中有着非常重要的作用，可以用作农业化肥、纺织类产品生产的前驱体，对于氨所带来的消耗，可以采用无污染的光催化固氮方式生产氨。在众多的合成氨的方法中，光催化、电催化等催化技术备受关注。光催化技术是一种环境友好型技术，是利用太阳光实现降解气态污染物，具有无二次污染、可循环再生等特点。光催化固氮是指以光能驱动具有光催化活性的半导体催化剂产生光生电子和空穴，将水分子氧化提供氢质子，将氮气还原成氨，同时实现环境保护和资源再利用。贵金属材料由于有不易氧化，过电位低，性能稳定等特点，被认为是理想的催化材料。但由于贵金属储成本过高，不利于大量生产。因此，需要研制出相对价格低廉、催化性能优异、无二次污染、可循环使用的光催化剂。[0003]四氧化三钴是窄带隙半导体，光响应范围大，氧化能力强，是非常有潜力的光催化剂。在光催化方面，相较于纯的四氧化三钴，元素的掺杂使得半导体带隙变得更窄变窄，可吸收光的波长发生红移，增大光响应的范围，可以高效的实现光催化固氮。掺杂同时会对材料的电子结构，反应中的载流子转移和分离以及比表面积和孔径分布等造成影响。还可以提高光催化剂的量子效率，有效的抑制光生电子与空穴对的复合，可以有效的改变材料的形貌以提高光催化性能。发明内容[0004]本发明的目的是提供铬掺杂四氧化三钴光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。[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂，制备方法包括如下步骤：将适量的钴盐、铬盐和螯合剂混合，溶解在去离子水中，将混合物置于烘箱中加热干燥成粉末，冷却，所得产物放入马弗炉中煅烧，得铬掺杂四氧化三钴光催化剂。[0006]上述的一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂，所述钴盐为六水合硝酸钴，铬盐为九水合硝酸铬。[0007]上述的一种铬掺杂四氧化三钴光催化剂，按摩尔比，钴