钴质量比为1:4的g-C 3N4负载氧化钴催化剂。
[0019]实施例2
常温下，取6.5克乙酸钴溶于100毫升蒸馏水中，磁力搅拌使其完全溶解，制得乙酸钴水溶液I，备用；按照催化剂中g_C3N4与氧化钴的质量比为3:7的比例取相应量的g-C3N4粉末加入200毫升蒸馏水，超声80分钟，制得g_C3N4水溶液II，备用；其中所述的g-C 3N4是以三聚氰胺为前驱体，以10°C /分钟的速率升温至520°C，保温4小时制得块体的g_C3N4，经研磨，筛分，备用。将溶液I与溶液II混合，磁力搅拌20分钟，逐滴加入12毫升质量百分含量为28%的氨水，磁力搅拌120分钟；将混合溶液装入有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，150°C下水热反应10小时，自然冷却至室温；将所得混合物以3000r/min的转速离心分离
5-10分钟，去除上层清液，将剩余固体物质分别用蒸馏水洗涤2-4次，乙醇洗涤1次，最后将沉淀转移到烘箱中，60°C干燥8小时。获得g_C3N4与氧化钴质量比为3:7的g-C 3N4负载氧化钴催化剂。
[0020]实施例3
常温下，取6.5克乙酸钴溶于100毫升蒸馏水中，磁力搅拌使其完全溶解，制得乙酸钴水溶液I，备用；按照催化剂中g_C3N4与氧化钴的质量比为7:13的比例取相应量的g_C3N4粉末加入200毫升蒸馏水，超声100分钟，制得g_C3N4水溶液II，备用；其中所述的g_C3N4是以三聚氰胺为前驱体，以10°C /分钟的速率升温至520°C，保温4小时制得块体的g_C3N4，经研磨，筛分，备用。将溶液I与溶液II混合，磁力搅拌20分钟，逐滴加入12毫升质量百分含量为28%的氨水，磁力搅拌120分钟；将混合溶液装入有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，150°C下水热反应10小时，自然冷却至室温；将所得混合物以3000r/min的转速离心分离5-10分钟，去除上层清液，将剩余固体物质分别用蒸馏水洗涤2-4次，乙醇洗涤1次，最后将沉淀转移到烘箱中，60°C干燥8小时。获得g_C3N4与氧化钴质量比为7:13的g-C 3N4负载氧化钴催化剂。
[0021]实施例4
常温下，取6.5克乙酸钴溶于100毫升蒸馏水中，磁力搅拌使其完全溶解，制得乙酸钴水溶液I，备用；按照催化剂中g_C3N4与氧化钴的质量比为2:3的比例取相应量的g-C3N4粉末加入200毫升蒸馏水，超声120分钟，制得g_C3N4水溶液II，备用；其中所述的g-C 3N4是以三聚氰胺为前驱体，以10°C /分钟的速率升温至520°C，保温4小时制得块体的g_C3N4，经研磨，筛分，备用。将溶液I与溶液II混合，磁力搅拌20分钟，逐滴加入12毫升质量百分含量为28%的氨水，磁力搅拌120分钟；将混合溶液装入有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，150°C下水热反应10小时，自然冷却至室温；将所得混合物以3000r/min的转速离心分离5-10分钟，去除上层清液，将剩余固体物质分别用蒸馏水洗涤2-4次，乙醇洗涤1次，最后将沉淀转移到烘箱中，60°C干燥8小时。获得g_C3N4与氧化钴质量比为2:3的g-C 3N4负载氧化钴催化剂。
[0022]检测实验:
1、取实施例3中所制备的块体g_C3N4和g-C 3N4与氧化钴质量比为7:13的催化剂进行X-射线粉末衍射(XRD)检测，结果如图1所示，表明通过煅烧法成功制备了 g_C3N4，并且复合物中所有衍射峰均与氧化钴相对应，证明成功制备出了 g_C3N4负载氧化钴催化剂。
[0023]2、取实施例3中所制备的g_C3N4与氧化钴质量比为7:13的催化剂进行扫描电镜测试，结果如图2所示，可以看出所制备的催化剂具有g_C3N4纳米片聚合而成的花状结构。
[0024]3、取实施例1、实施例2、实施例3和实施例4所制备的g_C3N4与氧化钴不同质量比(质量比分别为1: 4、3: 7、7:13、2:3)的催化剂进行催化一氧化碳低温氧化性能评价测试。先在反应器恒温区间下沿垫一层石英棉，将0.4克催化剂装入反应器中，轻敲反应器，使催化剂表面平整、厚度均匀。在所有催化性能测试前，室温吹扫30分钟，控制反应气体空速为11000 mL/h/g ;所述反应气体由一氧化碳和空气组成，一氧化碳占反应气体体积的10% ;在室温至140°C的温度下，选取各温度点进行连续活性测试；待所选取的具体反应温度稳定30分钟后，通过六通阀将产物导入色谱在线分析。分析结果如图3和图4所示。图3说明g_C3N4与氧化钴对一氧化碳具有较好的催化效果，质量比为7:13的催化剂在所有催化剂中具有最高的催化活性，催化效果最佳，在122°C即可实现一氧化碳的完全氧化脱除。图4所示为g_C3N4与氧化钴质量比为7:13的催化剂催化一氧化碳低温氧化稳定性曲线，可看出该催化剂在120-140°C下催化效果佳，122°C下可至少维持C0完全转化为C02 2 4 00分钟，说明其具有较高的稳定性。
【主权项】
1.一种g_C3N4负载氧化钴催化剂的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一、常温下，按照质量比为1:15-16的比例，取乙酸钴和蒸馏水；将所取乙酸钴加入到蒸馏水中，磁力搅拌使其完全溶解，制得乙酸钴水溶液，备用； 步骤二、按照g_C3N4粉末与上述步骤一中所取氧化钴的质量比为1:4-2:3的比例，取g_C3N4粉末；将所取g-C3N4粉末加入到上述步骤一中所取蒸馏水2倍体积的蒸馏水中，置于功率168W的超声波反应器中超声60-120分钟，制得g_C3N4水溶液，备用； 步骤三、将所制备的乙酸钴水溶液和g_C3N4水溶液进行混合，磁力搅拌20-25分钟，得到混合溶液A ;在所得混合溶液A中逐滴加入其体积00.4-0.05倍的质量分数为28%的氨水，磁力搅拌120-130分钟，得到混合溶液B，备用； 步骤四、将步骤三所得混合溶液B装入有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，混合溶液B占反应釜容积的60%-70%，之后在130-160°C下水热反应8_12小时，反应结束后自然冷却至室温，得到混合物； 步骤五、将步骤四反应后所得的混合物以3000r/min的转速离心分离5_10分钟后，去除上层清液，剩余固体物质进行洗涤后，转移到烘箱中，60°C干燥8h，即制备出g_C3N4负载氧化钴催化剂。2.如权利要求1所述g-C3N4负载氧化钴催化剂的制备方法，其特征在于:步骤五中所述剩余固体物质进行洗涤的方法为，先采用蒸馏水洗涤2-4次，再用乙醇洗涤1次。3.如权利要求1所述g-C3N4负载氧化钴催化剂的制备方法，其特征在于:所制备的g_C3N4负载氧化钴催化剂中g-C 3N4与氧化钴的质量比为1:4-2:3。4.如权利要求1所述g-C3N4负载氧化钴催化剂的制备方法，其特征在于:所制备的g_C3N4负载氧化钴催化剂中g-C 3N4与氧化钴的质量比为7:13。5.如权利要求1-4其中之一所述g-C3N4负载氧化钴催化剂的制备方法，其特征在于:所制备的g_C3N4负载氧化钴催化剂在催化一氧化碳低温氧化中的应用。6.如权利要求5所述g-C3N4负载氧化钴催化剂的制备方法，其特征在于:所述催化一氧化碳低温氧化的温度为120-140 °C。7.如权利要求6所述g-C3N4负载氧化钴催化剂的制备方法，其特征在于: 所述催化一氧化碳低温氧化的温度为122°C。
【专利摘要】本发明涉及一种g-C3N4负载氧化钴催化剂及其制备方法；所述制备方法为，首先制备乙酸钴水溶液和g-C3N4水溶液，混合后，磁力搅拌，得混合溶液A；在混合溶液A中逐滴加入氨水，磁力搅拌，得到混合溶液B；所得混合溶液B装入有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在130-160℃下水热反应8-12小时，得到混合物；将所得混合物离心分离后，去除上层清液，剩余固体物质进行洗涤后，转移到烘箱中，60℃干燥8h，即制备出g-C3N4负载氧化钴催化剂。所制备的催化剂可应用于催化一氧化碳低温氧化中，在122℃下可至少维持一氧化碳完全转化为二氧化碳2400分钟。
【IPC分类】B01D53/62, B01J27/24, B01J35/10, B01D53/86
【公开号】CN105233851
【申请号】CN201510748067
【发明人】曹建亮, 王燕, 时建朝, 孙俊岭, 张火利, 李高杰, 张传祥, 刘宝忠, 孙广, 马名杰, 张战营
【申请人】河南理工大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年11月6日