一种光催化剂的制备方法及该催化剂的应用与流程

本发明属于光催化剂领域，特别是涉及一种光催化剂的制备方法。

背景技术：

1、非金属元素掺杂是tio2改性的一种有效方法，可以改变半导体的价带电位结构，有利于带隙能量的减小，拓宽光吸收范围。

2、常用的非金属元素包括n，s，i，f，而氮掺最为常见且效果良好。掺杂的氮元素会在tio2价带之上形成新的杂质能级，有利于减小禁带宽度，促进吸收边缘向更高波长转移，即掺杂的tio2可以在可见光照射下获得显著的光催化活性。

3、近期研究报道，掺氮生物炭可以提高电子传递效率，提升光电化学性质。matos等以nh3为氮源制备了氮掺杂生物炭，并进一步制备了tio2/掺氮生物炭复合催化剂，研究发现复合催化剂活性较tio2明显提高，掺氮生物炭中氮官能团可起到光助作用。

4、然而，关于tio2和生物炭复合催化剂同时掺氮的光催化效果研究报道甚少。

5、有鉴于此，本案发明人进行深入研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种催化效果更好的光催化剂的制备方法。

2、本发明的另一目的在于提供一种光催化剂在甲基橙的降解中的应用。

3、为了达成上述目的，本发明的技术方案是：

4、一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

5、将10ml tbot逐滴加入100ml超纯水中并搅拌12h，然后加入一定量生物炭，继续搅拌12h，制备所得悬浮液置于鼓风干燥箱中80℃干燥24h，样品干燥研磨后置于管式炉中，在nh3氛围下升温至500℃煅烧1h，其中升温速率为2℃/min，煅烧所得样品为掺氮tio2/掺氮生物炭复合催化剂，命名为ncnt，ncnt中的生物炭和tio2均掺氮。

6、进一步地，添加的生物炭与钛的质量比的范围值为0.1：1～1：1。

7、进一步地，生物炭的制备方法如下：用烘干后的核桃壳用粉碎机粉碎，然后过筛，选取直径小于0.25mm的颗粒，筛选后的核桃壳粉末置于管式炉中，在n2氛围下升温至700℃进行热解，其中升温速率为10℃/min，恒温时间为2h，制备所得核桃壳生物炭命名为wb700。

8、进一步地，所述ncnt用于甲基橙的降解，对甲基橙的脱色效率达到97％。

9、采用上述技术方案后，本发明一种光催化剂的制备方法，具有以下有益效果：本发明以hn3为氮源进行掺氮，研究发现，掺氮tio2和掺氮生物炭的复合催化剂对甲基橙的降解具有协同增效作用。ncnt应用于甲基橙的降解，对甲基橙的光催化脱色效率最高可达到97％。

技术特征：

1.一种光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：添加的生物炭与钛的质量比的范围值为0.1：1~1：1。

3.如权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：生物炭的制备方法如下：用烘干后的核桃壳用粉碎机粉碎，然后过筛，选取直径小于0.25 mm的颗粒，筛选后的核桃壳粉末置于管式炉中，在n2氛围下升温至700 °c进行热解，其中升温速率为10 °c /min，恒温时间为2 h，制备所得核桃壳生物炭命名为wb700。

4.如权利要求1所述的一种光催化剂的应用，其特征在于：所述 ncnt用于甲基橙的降解，对甲基橙的脱色效率达到97%。

技术总结
本发明公开了一种光催化剂的制备方法，先制备生物炭，然后将10 mL TBOT逐滴加入100 mL超纯水中并搅拌12 h，然后加入一定量生物炭，继续搅拌12 h，制备所得悬浮液置于鼓风干燥箱中80°C干燥24 h，样品干燥研磨后置于管式炉中，在NH<subgt;3</subgt;氛围下升温至500°C煅烧1 h，其中升温速率为2°C/min，煅烧所得样品即为掺氮TiO<subgt;2</subgt;/掺氮生物炭复合催化剂，命名为NCNT，NCNT中的生物炭和TiO<subgt;2</subgt;均掺氮。本发明以HN<subgt;3</subgt;为氮源进行掺氮，研究发现，掺氮TiO<subgt;2</subgt;和掺氮生物炭对甲基橙的光催化降解具有协同增效作用。

技术研发人员：刘冰岘,郭子成,高秋芬
受保护的技术使用者：上海闵环科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13