CoFe水滑石/磺酸化C3N4催化剂及其合成方法与应用

本发明涉及催化剂合成，特别涉及一种cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂及其合成方法与应用。

背景技术：

1、nh3作为一种重要的化工产品，在农业、工业领域有重要的应用。传统制备nh3的手段是通过高温高压，在催化剂的作用下将n2和h2转化为nh3。该过程能耗极高，制备过程中由于化石燃料的燃烧，容易产生so2、nox等大气污染物；且需要使用危险的h2作为原料，具有一定的危险性。光催化固氮是通过光催化剂直接利用光能将空气中的n2转化为nh3。该技术反应过程温和，直接利用光能，不会造成化石燃料燃烧的污染，是一种很有前景的合成nh3技术。

2、然而，由于n2分子中氮氮三键具有较高键能，常规手段很难活化n2分子，以及受光生电子空穴复合速率较高等因素影响，导致现有技术中的光催化固氮催化剂，其光催化性能较差，固氮效率通常在几十微摩尔每克每小时数量级，也间接导致目前的nh3合成工艺能耗高。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂及其合成方法，用于解决现有技术中的光催化固氮催化剂的光催化性能较差的技术问题。

2、本发明一方面提供一种cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法，包括：

3、将等摩尔的硝酸钴和硝酸铁溶入去离子水中，加入氢氧化钠溶液并进行搅拌得到固体，并将所得固体通过离心分离、洗涤干燥以获得cofe水滑石；

4、通过马弗炉煅烧尿素获得c3n4，并将所述c3n4置于稀硫酸溶液中加热浸泡、离心洗涤、干燥以获得磺酸化c3n4；

5、将所述cofe水滑石以及所述磺酸化c3n4分散在水溶液中，静置，通过静电吸附自组装获得cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂。

6、另外，根据本发明上述的cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法，还可以具有如下附加的技术特征：

7、进一步地，在加入氢氧化钠溶液并进行搅拌得到固体的步骤中，搅拌方法包括：

8、在细胞破碎机的强超声下搅拌30分钟。

9、进一步地，在通过马弗炉煅烧尿素获得c3n4的步骤中：

10、在空气气氛下，尿素的煅烧温度为500℃-600℃，煅烧时间为1.5h-2.5h。

11、进一步地，将所述c3n4置于稀硫酸溶液中加热浸泡的步骤中：

12、加热浸泡时间为1.5h-2.5h。

13、进一步地，在将所述cofe水滑石以及所述磺酸化c3n4分散在水溶液中，静置，通过静电吸附自组装获得cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂的步骤中：

14、静置时间为1.5h-2.5h。

15、本发明一方面还提供一种cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂，采用上述的cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法制备得到。

16、本发明另一方面还提供一种cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂在光催化固氮中的应用。

17、上述cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂及其合成方法与应用，通过提供一种新的cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法制备得到一种新的催化剂，替换现有技术中的催化剂，提升了催化剂的光催化固氮效率。

技术特征：

1.一种cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法，其特征在于，在加入氢氧化钠溶液并进行搅拌得到固体的步骤中，搅拌方法包括：

3.根据权利要求1所述的cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法，其特征在于，在通过马弗炉煅烧尿素获得c3n4的步骤中：

4.根据权利要求1所述的cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法，其特征在于，将所述c3n4置于稀硫酸溶液中加热浸泡的步骤中：

5.根据权利要求1所述的cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法，其特征在于，在将所述cofe水滑石以及所述磺酸化c3n4分散在水溶液中，静置，通过静电吸附自组装获得cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂的步骤中：

6.一种cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂，其特征在于，采用上述权利要求1-5任意一项所述的cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂合成方法制备得到。

7.一种权利要求6所述的cofe水滑石/磺酸化c3n4催化剂在光催化固氮中的应用。

技术总结
本发明提供一种CoFe水滑石/磺酸化C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;催化剂及其合成方法与应用，方法包括将等摩尔的硝酸钴和硝酸铁溶入去离子水中，加入氢氧化钠溶液并进行搅拌得到固体，并将所得固体通过离心分离、洗涤干燥以获得CoFe水滑石；通过马弗炉煅烧尿素获得C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;，并将所述C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;置于稀硫酸溶液中加热浸泡、离心洗涤、干燥以获得磺酸化C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;；将所述CoFe水滑石以及所述磺酸化C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;分散在水溶液中，静置，通过静电吸附自组装获得CoFe水滑石/磺酸化C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;催化剂。本申请制备得到的CoFe水滑石/磺酸化C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;催化剂具有良好的光催化固氮性能，提升了光催化固氮效率。

技术研发人员：虞硕涵,罗一丹,邬子越,谢宇,凌云
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16