一种氮化碳基单原子催化剂的制备方法及其产品和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113457713A(43)申请公布日2021.10.01(21)申请号202110777436.1C02F101/34(2006.01)(22)申请日2021.07.09C02F101/38(2006.01)(71)申请人上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司地址201109上海市闵行区剑川路468号(72)发明人崔大祥徐少洪王敬锋林琳吴晓燕陈超(74)专利代理机构上海东亚专利商标代理有限公司31208代理人董梅(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)C01B3/04(2006.01)C02F1/30(2006.01)C02F101/30(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图1页(54)发明名称一种氮化碳基单原子催化剂的制备方法及其产品和应用(57)摘要本发明涉及一种氮化碳基单原子催化剂的制备方法及其产品和应用，准确称量氮化碳前驱体及磷源，将其与溶剂放入烧杯中搅拌溶解并高温蒸干，然后将其放入坩埚中利用马弗炉进行焙烧得到磷掺杂氮化碳。将磷掺杂氮化碳与金属可溶化合物加入去离子水中，并搅拌蒸发干，研磨混合均匀之后在保护气体的保护下进行热处理，自然冷却之后即得氮化碳基单原子催化剂。采用本发明提出的方法制备的氮化碳基单原子催化剂，其可用于其光催化降解染料、光催化分解水制氢、光催化固氮等多种反应，且其光催化降解四环素性能优异，制备过程简单，适合大规模推广。CN113457713ACN113457713A权利要求书1/2页1.一种氮化碳基单原子催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）称取氮化碳前驱体以及磷源，使氮化碳前驱体与磷源的质量比为1:（0.01～100）；先将其放入烧杯中并加入溶剂使其充分溶解，于60～100℃搅拌直到溶剂蒸发干；然后将其放入陶瓷坩埚中并盖好盖子，放入马弗炉中之后加热到400～650℃，升温速率为1～20℃/min，保温焙烧0.1～15h，自然冷却后得到磷掺杂氮化碳；2）将上述得到的磷掺杂氮化碳研磨粉碎后加入去离子水中，并于烧杯中加入金属可溶化合物，使磷掺杂氮化碳与金属可溶化合物的质量比为1:0.001～100；保持60～100℃，搅拌直到去离子水蒸发干之后将其放入瓷舟中，在保护气体的保护下将管式炉加热到400～800℃，并保持0.1～10h，自然冷却之后即得氮化碳基单原子催化剂。2.根据权利要求1所述氮化碳基单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述的氮化碳前驱体为三聚氰胺、三聚氰酸、二氰二胺、单氰胺、尿素、三聚氰胺氰尿酸中的一种或其任意组合；所述的磷源为羟基乙叉二膦酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、六偏磷酸钠、磷酸钠、焦磷酸钠中的一种或其任意组合；溶剂为水、乙醇、乙二醇、丙三醇、丙酮中其一或任意组合；氮化碳前驱体与溶剂的质量比为1:1～10000。3.根据权利要求1所述氮化碳基单原子催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2）中金属可溶化合物为六水合氯化钴、六水合氯化镍、乙酸钴、硝酸钴、硝酸铜中的一种或其任意的混合物；磷掺杂氮化碳与去离子水的质量比为1:1～10000；保护气体为氮气、氩气、氦气、氢氩混合气中其一或混合。4.根据权利要求1至3任一项所述氮化碳基单原子催化剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：1）称取氮化碳前驱体三聚氰胺以及磷源羟基乙叉二膦酸，使氮化碳前驱体与磷源的质量比为1:0.1；先将其放入烧杯中并加入溶剂中，本实施例以水与乙二醇的混合溶液为溶剂，氮化碳前驱体与溶剂的质量比为1:1000，使其充分溶解，于80℃搅拌直到溶剂蒸发干，得到氮化碳前驱体与磷源的均匀混合物；然后，将其放入陶瓷坩埚中并盖好盖子，放入马弗炉中升温速率为3℃/min，加热到550℃，保温焙烧4h，自然冷却后得到磷掺杂氮化碳；2）将上述得到的磷掺杂氮化碳研磨粉碎后加入去离子水中，使磷掺杂氮化碳与去离子水的质量比为1:1000，并于烧杯中加入金属可溶化合物六水合氯化钴，使磷掺杂氮化碳与金属可溶化合物的质量比为1:0.01；保持90℃，搅拌直到去离子水蒸发干之后将其放入瓷舟中，在保护气体氢氩混合气的保护下将管式炉加热到500℃，并保持5h，自然冷却之后即得氮化碳基单原子催化剂。5.根据权利要求1至3任一项所述氮化碳基单原子催化剂的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：1）准确称量氮化碳前驱体二氰二胺以及磷源磷酸氢二钠，使氮化碳前驱体与磷源的质量比为1:0.2；首先将其放入烧杯中并加入溶剂，本实施例以水为溶剂，氮化碳前驱体与溶剂的质量比为1:2000，使其充分溶解，然后，于85℃搅拌直到溶剂蒸发干，得到氮化碳前驱体与磷源的均匀混合物；将混合物放入陶瓷坩埚中并盖好盖子，放入马弗炉中，升温速率为5℃/min加热到500℃