碳/氮共掺杂氧缺陷介孔钼酸银光催化材料的制备及产品和应用的制作方法

1.本发明涉及纳米光催化材料及其制备和应用，一种碳/氮共掺杂氧缺陷介孔钼酸银光催化材料的制备及产品和应用，具体为一种双非金属元素负载氧缺陷介孔钼酸银光催化材料的制备方法及产品和应用。


背景技术：

2.随着化学工业的发展，环境污染日益严重。印染废水的排放是造成水污染的重要原因之一。每年都有大量的商业染料排放，这些染料化学性质稳定，对生态环境造成巨大伤害。利用半导体氧化物材料在太阳光照射下能受激活化的特性，可有效的氧化降解有机物 为二氧化碳和水等小分子。与传统的净化方法相比，半导体光催化技术具有反应条件温和、无二次污染、操作简单和降解效果明显等优点。常见的传统的光催化剂是禁带宽度较大的二氧化钛、氧化锌等材料，也具有较好的光催化性能。当然，这些材料更多的是在紫外光区具有较好的催化性能，在实际生活中也有一定的限制。
3.钼酸银材料除具有杀菌作用，还可作为一种新型的光催化材料，在光照条件下不仅可以对污水起到杀菌的效果，还可以通过光催化技术处理水相中的有机污染物。
4.为了提高钼酸银作为光催化剂的催化效率，人们采用多种手段对材料进行改性。其中对通过元素掺杂对钼酸银进行负载以及介孔形貌控制不仅使其光谱吸收范围得到显著提升，而且还可以促进光生电荷的有效分离和传输，从而提高材料的光催化性能；同时，氧缺陷也可以进一步提高材料的光催化性能基于此，本发明提供了一种碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法，本发明通过常压低温法和化学溶液法相结合制备碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。通过元素对钼酸银进行负载以及介孔形貌控制不仅使其光谱吸收范围得到显著提升，而且还促进了光生电荷的有效分离和传输，从而提高了材料的光催化性能；同时，氧缺陷也可以进一步提高材料的光催化性能。该制备工艺相对简单，易操作。


技术实现要素：

5.为克服现有钼酸银光催化性能不够高的不足，本发明目的在于：提供一种碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法。
6.本发明的再一目的在于：提供一种上述方法获得的碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银产品。
7.本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
8.本发明目的通过下述方案实现：通过常压低温法和化学溶液法相结合制备碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料，包括下述步骤：（1）将长链烷基胺溶于醇溶液中，使其浓度为5 ~ 50 g/l，标记为溶液a；（2）分别将钼酸盐、银盐按化学计量比1：2溶于去离子水中，标记为溶液b；
（3）将溶液b缓慢滴加到溶液a中，常压低温0 ~ 40 ℃下反应20 ~ 30 h，将产物经过离心、用醇溶液洗涤3 ~ 5次，60 ~ 80℃烘箱干燥5~ 10 h，得c；（4）将c分散到去离子水中搅拌均匀，然后称取一定量的尿素溶解于去离子水中，配置5～10ml的尿素水溶液作为碳氮源；将所述碳氮源倒入c中得到混合溶液，混合溶液中尿素和银的质量百分比为1～20%；磁力搅拌1~2 h，得d；（5）将d缓慢加入到1 m 抗坏血酸溶液中，过夜浸渍，离心，真空烘箱60~80℃过夜干燥，得最终产物碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。
9.本发明利用常压低温法和化学溶液法相结合制备铜负载氧缺陷介孔钼酸银。制备方法简单，工艺条件容易实现，能量消耗低，且制备无污染。
10.优选的，所述步骤（1）中，所述的长链烷基胺是十胺、十二胺中的一种或其组合。
11.优选的，所述步骤（1）中，所述的醇为甲醇、乙醇或丙醇中的一种或其组合。
12.优选的，所述步骤（2）中，所述的钼酸盐为钼酸铵、钼酸钾或是钼酸钠中的一种或其组合。
13.优选的，所述步骤（2）中，所述的银盐为硝酸银或氯酸银中的一种或其组合。
14.本发明还提供了一种碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料，根据上述任一所述方法制备得到。
15.本发明也提供了一种碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料在废水处理中的应用。
16.有益效果：本发明提供了一种碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法，本发明通过常压低温法和化学溶液法相结合制备复合光催化材料。通过碳/氮双元素对钼酸银进行负载以及介孔形貌控制不仅使其光谱吸收范围得到显著提升，而且还促进了光生电荷的有效分离和传输，从而提高了材料的光催化性能；同时，氧缺陷也可以进一步提高材料的光催化性能。该制备工艺相对简单，易操作。复合光催化剂在黑暗中首先对甲基橙的吸附达到平衡，然后在紫外光催化条件下，经过60 min后，对四环素的降解达到 99.1%。
附图说明
17.图1为实施例1的碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银的电镜图；图2为实施例1的碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银的紫外光催化降解图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1一种碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料，通过常压低温控制合成一维介孔二氧介孔钼酸银，然后通过溶液化学法合成碳氮共掺杂氧缺陷介孔钼酸银，按以下步骤制备：
（1）将长链烷基十胺溶于甲醇溶液中，使其浓度为5g/l，标记为溶液a；（2）分别将钼酸铵、硝酸银按化学计量比1：2溶于去离子水中，标记为溶液b；（3）将溶液b缓慢滴加到溶液a中，常压低温10℃下反应2030h，将产物经过离心、用甲醇溶液洗涤3次，80℃烘箱干燥5h，得c；（4）将c分散到去离子水中搅拌均匀，然后称取尿素溶解于去离子水中，配置5ml的尿素水溶液作为碳氮源；将上述碳氮源倒入c中得到混合溶液d，搅拌均匀；混合溶液中尿素和银的质量百分比为5%；（5）将d缓慢加入到1m抗坏血酸溶液中，过夜浸渍，离心，真空烘箱80℃过夜干燥，得最终产物碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。
20.图1是碳氮共掺杂氧缺陷介孔钼酸银的电镜图。由图可知，孔径尺寸约为10nm，介孔材料更有利于将染料甲基橙吸附于材料表面，进一步提高材料的光催化性能。
21.图2是碳氮共掺杂氧缺陷介孔钼酸银的紫外光催化降解图。在黑暗中首先对甲基橙的吸附达到平衡，然后在紫外光催化条件下，经过60min后，对四环素的降解达到99.1%。
22.实施例2一种碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料，与实施例1相似，按以下步骤制备：（1）将长链烷基十二胺溶于乙醇溶液中，使其浓度为20g/l，标记为溶液a；（2）分别将钼酸钠、硝酸银按化学计量比1：2溶于去离子水中，标记为溶液b；（3）将溶液b缓慢滴加到溶液a中，常压低温30℃下反应25h，将产物经过离心、用乙醇溶液洗涤5次，80℃烘箱干燥10h，得c；（4）将c分散到去离子水中搅拌均匀，然后称取一定量的尿素溶解于去离子水中，配置10ml的尿素水溶液作为碳氮源；将上述碳氮源倒入c中得到混合溶液d，搅拌均匀；混合溶液中尿素和银的质量百分比为20%。
23.（5）将d缓慢加入到1m抗坏血酸溶液中，过夜浸渍，离心，真空烘箱80℃过夜干燥，得最终产物碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。
24.实施例3一种碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料，与实施例1相似，按以下步骤制备：（1）将长链烷基十二胺溶于丙醇溶液中，使其浓度为5~50g/l，标记为溶液a；（2）分别将钼酸钾、氯酸银按化学计量比1：2溶于去离子水中，标记为溶液b；（3）将溶液b缓慢滴加到溶液a中，常压低温40℃下反应20h，将产物经过离心、用丙醇溶液洗涤3次，60℃烘箱干燥5h，得c；（4）将c分散到去离子水中搅拌均匀，然后称取尿素溶解于去离子水中，配置5ml的尿素水溶液作为碳氮源；将上述碳氮源倒入c中得到混合溶液d，搅拌均匀；混合溶液中尿素和银的质量百分比为1%。
25.（5）将d缓慢加入到1m抗坏血酸溶液中，过夜浸渍，离心，真空烘箱80℃过夜干燥，得最终产物碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。

技术特征：
1.一种碳/氮共掺杂氧缺陷介孔钼酸银光催化材料的制备方法，其特征在于，通过常压低温法和化学溶液法相结合制备碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料，包括下述步骤：（1）将长链烷基胺溶于醇溶液中，使其浓度为5~50g/l，标记为溶液a；（2）分别将钼酸盐、银盐按化学计量比1：2溶于去离子水中，标记为溶液b；（3）将溶液b缓慢滴加到溶液a中，常压低温0~40℃下反应20~30h，将产物经过离心、用醇溶液洗涤3~5次，60~80℃烘箱干燥5~10h，得c；（4）将c分散到去离子水中搅拌均匀，然后称取尿素溶解于去离子水中，配置5～10ml的尿素水溶液作为碳氮源；将所述碳氮源倒入c中得到混合溶液，混合溶液中尿素和银的质量百分比为1～20%；磁力搅拌1~2h，得d；（5）将d缓慢加入到1m抗坏血酸溶液中，过夜浸渍，离心，真空烘箱60~80℃过夜干燥，得最终产物碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。2.根据权利要求1所述一种碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法，其特征在于所述的长链烷基胺是十胺、十二胺中的一种或其组合。3.根据权利要求1所述一种碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法，其特征在于所述的醇为甲醇、乙醇或丙醇中的一种或其组合。4.根据权利要求1所述一种碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法，其特征在于所述的钼酸盐为钼酸铵、钼酸钾或是钼酸钠中的一种或其组合。5.根据权利要求1所述一种碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法，其特征在于所述的银盐为硝酸银或氯酸银中的一种或其组合。6.根据权利要求1至5任一项所述一种碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法，其特征在于按以下步骤制备：（1）将长链烷基十胺溶于甲醇溶液中，使其浓度为5g/l，标记为溶液a；（2）分别将钼酸铵、硝酸银按化学计量比1：2溶于去离子水中，标记为溶液b；（3）将溶液b缓慢滴加到溶液a中，常压低温10℃下反应2030h，将产物经过离心、用甲醇溶液洗涤3次，80℃烘箱干燥5h，得c；（4）将c分散到去离子水中搅拌均匀，然后称取尿素溶解于去离子水中，配置5ml的尿素水溶液作为碳氮源；将上述碳氮源倒入c中得到混合溶液d，搅拌均匀；混合溶液中尿素和银的质量百分比为5%；（5）将d缓慢加入到1m抗坏血酸溶液中，过夜浸渍，离心，真空烘箱80℃过夜干燥，得最终产物碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。7.根据权利要求1至6任一项所述一种碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤制备：（1）将长链烷基十二胺溶于乙醇溶液中，使其浓度为20g/l，标记为溶液a；（2）分别将钼酸钠、硝酸银按化学计量比1：2溶于去离子水中，标记为溶液b；（3）将溶液b缓慢滴加到溶液a中，常压低温30℃下反应25h，将产物经过离心、用乙醇溶液洗涤5次，80℃烘箱干燥10h，得c；（4）将c分散到去离子水中搅拌均匀，然后称取一定量的尿素溶解于去离子水中，配置10ml的尿素水溶液作为碳氮源；将上述碳氮源倒入c中得到混合溶液d，搅拌均匀；混合溶液
中尿素和银的质量百分比为20%。（5）将d缓慢加入到1m抗坏血酸溶液中，过夜浸渍，离心，真空烘箱80℃过夜干燥，得最终产物碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。8.根据权利要求1至6任一项所述一种碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤制备：（1）将长链烷基十二胺溶于丙醇溶液中，使其浓度为5~50g/l，标记为溶液a；（2）分别将钼酸钾、氯酸银按化学计量比1：2溶于去离子水中，标记为溶液b；（3）将溶液b缓慢滴加到溶液a中，常压低温40℃下反应20h，将产物经过离心、用丙醇溶液洗涤3次，60℃烘箱干燥5h，得c；（4）将c分散到去离子水中搅拌均匀，然后称取尿素溶解于去离子水中，配置5ml的尿素水溶液作为碳氮源；将上述碳氮源倒入c中得到混合溶液d，搅拌均匀；混合溶液中尿素和银的质量百分比为1%。（5）将d缓慢加入到1m抗坏血酸溶液中，过夜浸渍，离心，真空烘箱80℃过夜干燥，得最终产物碳氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。9.一种碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料，其特征在于根据权利要求1-8任一所述方法制备得到。10.一种根据权利要求9所述碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料在废水处理中的应用。

技术总结
本发明涉及一种碳/氮共掺杂氧缺陷介孔钼酸银光催化材料的制备及产品和应用，通过常压低温法和化学溶液法相结合制备碳/氮共掺杂氧缺陷态介孔钼酸银光催化材料。碳/氮氧缺陷介孔钼酸银在黑暗中首先对甲基橙的吸附达到平衡，然后在紫外光催化条件下，经过60 min后，对四环素的降解达到99.1%。四环素的降解达到99.1%。四环素的降解达到99.1%。


技术研发人员：崔大祥 林琳 吴晓燕 陈超 陈义军 邬淑红
受保护的技术使用者：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司
技术研发日：2023.07.05
技术公布日：2023/10/15