CN110201701A - 一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法及其应用 - Google Patents

一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110201701A
CN110201701A CN201910513102.6A CN201910513102A CN110201701A CN 110201701 A CN110201701 A CN 110201701A CN 201910513102 A CN201910513102 A CN 201910513102A CN 110201701 A CN110201701 A CN 110201701A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
preparation
porous
visible light
gold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910513102.6A
Other languages
English (en)
Inventor
安静
武旭磊
殷蓉
罗青枝
李雪艳
王德松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Science and Technology
Original Assignee
Hebei University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Science and Technology filed Critical Hebei University of Science and Technology
Priority to CN201910513102.6A priority Critical patent/CN110201701A/zh
Priority to CN202210490745.5A priority patent/CN114751388A/zh
Publication of CN110201701A publication Critical patent/CN110201701A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/064Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with boron
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62DCHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • A62D3/10Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by subjecting to electric or wave energy or particle or ionizing radiation
    • A62D3/17Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by subjecting to electric or wave energy or particle or ionizing radiation to electromagnetic radiation, e.g. emitted by a laser
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24Nitrogen compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/396Distribution of the active metal ingredient
    • B01J35/399Distribution of the active metal ingredient homogeneously throughout the support particle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/51Spheres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/618Surface area more than 1000 m2/g
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62DCHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D2101/00Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
    • A62D2101/20Organic substances
    • A62D2101/26Organic substances containing nitrogen or phosphorus
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62DCHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D2101/00Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
    • A62D2101/20Organic substances
    • A62D2101/28Organic substances containing oxygen, sulfur, selenium or tellurium, i.e. chalcogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/34Organic compounds containing oxygen
    • C02F2101/345Phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/30Organic compounds
    • C02F2101/38Organic compounds containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/10Photocatalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,包括以下步骤:(1)多孔氮化硼前驱体的制备,(2)多孔氮化硼的制备,(3)配制氯金酸钠溶液和柠檬酸钠溶液,4)纳米金/氮化硼复合光催化材料的制备,称取步骤(2)制备的多孔氮化硼与步骤(3)配制好的柠檬酸钠溶液混合均匀,置于60℃水浴锅中搅拌,再将步骤(3)配制好的氯金酸钠溶液恒速滴入上述混合液中,并恒温搅拌2~4 h,过滤、烘干得到纳米金/氮化硼复合光催化剂。本发明还公开了负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的应用,用于光催化还原对硝基苯酚。本发明制得的复合催化剂具有可见光响应下高效还原硝基污染物的能力,其反应速率高达1.02 min‑1,具有良好的应用前景。

Description

一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂 的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于光催化复合材料领域,具体涉及一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法及其在可见光响应催化还原对硝基苯酚的应用。
背景技术
近年来,随着现代化的发展,工业和农业以及城市化进程的加快,环境污染日益加重,特别是对水资源的污染。大多数染料,即使在水中的浓度很低,也会对人类和水生生态系统造成严重危害。其中,对硝基苯酚(4-NP)在水中有较高的溶解性和稳定性,能在土壤深层积累,在水中和土壤中停留时间长,是最难以治理的重要污染物之一。与4-NP相比,对氨基苯酚(4-AP)更容易在环境中生物降解,对环境危害小。此外,4-NP是一种应用较为广泛的精细化工和医药中间体。因此,利用低能耗的新技术将有机污染物4-NP转化成重要的有机中间体4-AP已成为环境治理和新材料研发领域的热点问题。
光催化材料可充分利用太阳能催化还原和降解有机污染物。光催化技术具有效率高、操作简便、反应条件温和、无二次污染等突出的优点,同时解决了治理环境污染和缓解能源短缺这两大重要问题。因此,制备高性能的光催化剂具有重大的研究意义。
多孔六方氮化硼具有独特的物理化学性质,包括高比表面积、结构缺陷多、密度低、导热系数高、化学稳定性和抗氧化性能好等优点,使其获得了较为广泛的应用领域,在解决能源问题和环境污染等方面展示出了广阔的应用前景。
湖南大学袁兴中等将六方氮化硼与石墨相氮化碳前驱体混合,并煅烧混合物前驱体,得到六方氮化硼修饰石墨相氮化碳复合光催化剂。将该复合光催化剂用于降解染料废水[袁兴中, 蒋龙波, 梁婕, 王侯, 吴志斌, 张进, 陈晓红, 李辉, 曾光明. 六方氮化硼修饰石墨化氮化碳复合光催化剂及其制备方法和应用. CN 106732727 A.]。
河海大学许航等以尿素和硼酸为原料制备得到氮化硼,再将块状的氮化碳转化为层状的氮化碳,然后通过超声辅助将氮化硼掺杂至氮化碳中,最后煅烧得到氮化硼修饰氮化碳光催化剂。该光催化剂可用于降解水中的持续性污染物与染料等有机物[许航, 吴章,明梅, 申昆仑, 崔建峰. 一种可见光响应型氮化硼修饰氮化碳光催化剂及其制备方法和应用. CN 106140242 A.]。
迪肯大学的Ying Chen等以三氧化硼和盐酸胍为原料,采用动态模板法制备了多孔氮化硼纳米片,进而采用溶剂热合成法制备了具有新型活性键合物B-O-Ti的多孔氮化硼/二氧化钛(BN/TiO2)复合纳米片。该多孔BN/TiO2杂化纳米片在可见光下催化降解有害染料(罗丹明B)的光活性高达99%[Dan Liu, Mingwen Zhang, Wanjie Xie, Lu Sun, YingChen, Weiwei Lei. Porous BN/TiO2 hybrid nanosheets as highly efficientvisible-light-driven photocatalysts. Applied Catalysis B: Environmental,2017, 207.]。
湖南大学杨朝晖等采用无模板表面预聚蚀刻法制备了超细多孔g-C3N4(UPCN),并用简单的水热法制备了氮化硼量子点(BNQDs),进而在乙醇溶液中超声将两者混合并制备了无金属BNQD/UPCN9(BU)光催化剂,对OTC-HCl降解具有优异的光催化活性[Yang Yang,Chen Zhang,Danlian Huang,Guangming Zeng,Jinhui Huang,Cui Lai,Chengyun Zhou,Wenjun Wang,Hai Guo,Wenjing Xue, Rui Deng,Min Cheng,Weiping Xiong. Boronnitride quantum dots decorated ultrathin porous g-C3N4: Intensified excitondissociation and charge transfer for promoting visible-light-driven molecularoxygen activation. Applied Catalysis B: Environmental, 2019, 245.]。
北京工业大学何洪等以氧化镁掺杂六方氮化硼(MgO-h-BN)纳米材料作为钯的载体,采用沉积还原法制备Pd/MgO-h-BN复合材料,该复合光催化剂对CO氧化反应具有较好的催化活性[Lingcong Li, Xiaojun Liu, Hong He, Ningqiang Zhang, Ziwen Liu,Guizhen Zhang. A novel two-dimensional MgO-h-BN nanomaterial supported Pdcatalyst for CO oxidation reaction. Catalysis Today, 2019, 332.]。
以上研究存在的技术问题在于:(1)制备方法复杂;(2)制备得到的氮化硼的比表面积较小;(3)制备得到的复合材料多用于有机污染物的降解。
有关制备孔道丰富的大比表面积的多孔六方氮化硼,并以多孔六方氮化硼为基体材料,将纳米金均匀地分布在多孔六方氮化硼上,制备纳米金/氮化硼复合光催化剂,并在可见光响应下将此光催化剂应用于高效还原对硝基苯酚污染物,目前尚未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米金粒子负载于多孔六方氮化硼基体上的可见光响应复合光催化材料的制备方法,并将其应用于可见光响应还原对硝基苯酚。
为达到上述目的,本发明是通过下述技术方案加以实现的:
本发明的思路为,所述纳米金粒子负载于多孔六方氮化硼基体的复合光催化材料,是以三聚氰胺、硼酸、水为原料制备多孔氮化硼前驱体、前驱体煅烧制备多孔氮化硼,配制氯金酸钠水溶液以及柠檬酸钠水溶液,制备可见光响应纳米金/氮化硼复合光催化材料并将该复合材料用于可见光下还原对硝基苯酚。
本发明一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催剂的制备方法及其应用,它包括以下步骤:
一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)多孔氮化硼前驱体的制备:将三聚氰胺、硼酸和水混合,水浴加热,使其充分溶解,再在75~85℃水浴保温4~8 h,将得到的溶液自然冷却至室温,静置过夜,抽滤、烘干得到氮化硼前驱体。
(2)多孔氮化硼的制备:将制备好的氮化硼前驱体,置于刚玉舟中,放入管式炉中,在惰性气体的氛围下,900~1500℃恒温煅烧3~8 h,得到多孔氮化硼。
(3) 配制氯金酸钠溶液和柠檬酸钠溶液:分别配制等体积0.25 mM的氯金酸钠溶液和0.75 mM的柠檬酸钠溶液,使氯金酸钠与柠檬酸钠的物质量比为1:3,用于纳米金粒子的制备。
(4) 纳米金/氮化硼复合光催化材料的制备:称取步骤(2)制备的多孔氮化硼与步骤(3)配制好的柠檬酸钠溶液混合均匀,置于60℃水浴锅中搅拌,再将步骤(3)配制好的氯金酸钠溶液恒速滴入上述混合液中,并恒温搅拌2~4 h,过滤、烘干得到纳米金/氮化硼复合光催化剂。
进一步的,步骤(1)中三聚氰胺、硼酸和水的摩尔比为1:2:3。
进一步的,步骤(1)中水浴加热温度为90~100℃,静置过夜的时间为12-24 h。
进一步的,步骤(2)所述惰性气体为N2,N2流量为50~200 Sccm。
进一步的,步骤(2)恒温煅烧前的升温速率为2~5℃/min。
进一步的,步骤(4)中纳米金粒子与氮化硼的质量比为1/1000~1/50。
进一步的,步骤(4)中氯金酸钠溶液以3~10 s/滴的速度恒速滴入混合液。
进一步的,步骤(1)和(4)中的烘干温度均为60℃。
进一步的,一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的应用,用于光催化还原对硝基苯酚。
进一步的,将对硝基苯酚(4-NP)、NaBH4和去离子水置于容器中,在持续搅拌的条件下向其中加入制备的纳米金/氮化硼复合光催化剂,采用装有400 nm滤光片的300 W氙灯为可见光光源照射,进行氧化还原反应;对硝基苯酚:NaBH4:纳米金/氮化硼复合光催化剂:水的质量比为:0.125:0.472:0.01:100。
本发明的优点在于:
制备了孔道丰富的大比表面积的氮化硼基体材料,其比表面积可达1000 m2/g以上,并将尺寸均一的纳米金粒子均匀分布于多孔氮化硼基体上,制得的复合催化剂具有可见光响应下高效还原硝基污染物的能力,其反应速率高达1.02 min-1,具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1的光催化还原4-NP溶液的紫外-可见吸收光谱图;
图2为本发明实施例1的复合光催化剂的SEM图;
图3 为本发明实施例1的复合光催化剂的TEM图。
具体实施方式
下面对本发明具体实施方式进行详细说明。
实施例1
将三聚氰胺、硼酸和水以摩尔比1:2:3混合,称取18.92 g三聚氰胺和18.55 g硼酸,依次加入800 mL蒸馏水中,水浴加热至98℃,恒温搅拌至三聚氰胺和硼酸完全溶解后,80℃保温6 h,自然冷却至室温,过夜时间为12 h,抽滤,60℃下充分烘干,得到白色纤维状多孔氮化硼前驱体;称取4 g制备好的氮化硼前驱体,置于刚玉舟中,放入管式炉中,在N2流量为50Sccm的氛围下,以5℃/min程序升温至1050℃并恒温煅烧4 h,得到多孔氮化硼。
称取0.0249 g氯金酸钠溶解并置于25 mL棕色容量瓶内,定容,得到浓度为2.5 mM的氯金酸钠溶液;称取0.0551 g柠檬酸钠并置于25 mL容量瓶内,定容得到浓度为7.5 mM的柠檬酸钠溶液,使氯金酸钠与柠檬酸钠的物质量比为1:3。从上述配好的氯金酸钠和柠檬酸钠溶液中分别移取4 mL溶液于25 mL容量瓶中定容得到浓度为0.4 mM的氯金酸钠溶液和1.2 mM的柠檬酸钠溶液,称取0.2 g多孔氮化硼与25 mL柠檬酸钠溶液超声分散20 min使其混合均匀,将混合液置于60℃水浴中,以5 s/滴的滴速将氯金酸钠溶液逐滴滴入混合液中,待滴完后,继续恒温2 h,将所得溶液过滤、洗涤,60℃烘干后得到纳米金质量浓度为1 wt.%的纳米金/氮化硼复合光催化材料。
用上述制备好的1 wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化剂进行光催化还原实验,将1.25 mM的4-NP和0.125 M的NaBH4于烧杯中,在持续搅拌的条件下向其中加入100 mg/L制备的1 wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化剂。采用装有400 nm滤光片的300 W氙灯为可见光光源。在照射期间,每隔1 min从烧杯中取出1 mL反应溶液,稀释25倍,采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)对4-NP在催化还原反应中吸收峰的变化进行表征。
用此条件制备的氮化硼具有丰富的孔道结构,其比表面积可达941.9 m2/g,纳米金呈球形均匀分散于多孔氮化硼基体中,其粒径在20 nm左右。将制备的纳米金/氮化硼复合光催化剂用于还原对硝基苯酚,测试得到其反应速率高达0.260 min-1
实施例2
将三聚氰胺、硼酸和水以摩尔比1:2:3混合,称取18.92 g三聚氰胺和18.55 g硼酸,依次加入800 mL蒸馏水中,水浴加热至98℃,恒温搅拌至三聚氰胺和硼酸完全溶解后,80℃保温6 h,自然冷却至室温,过夜时间为24 h,抽滤,70℃下充分烘干,得到白色纤维状多孔氮化硼前驱体;称取4 g制备好的氮化硼前驱体,置于刚玉舟中,放入管式炉中,在N2流量为100 Sccm的氛围下,以5℃/min程序升温至1050℃并恒温煅烧4 h,得到多孔氮化硼。
称取0.0249 g氯金酸钠溶解并置于25 mL棕色容量瓶内,定容,得到浓度为2.5 mM的氯金酸钠溶液;称取0.0551 g柠檬酸钠并置于25 mL容量瓶内,定容得到浓度为7.5 mM的柠檬酸钠溶液,使氯金酸钠与柠檬酸钠的物质量比为1:3。从上述配好的氯金酸钠和柠檬酸钠溶液中分别移取4 mL溶液于25 mL容量瓶中定容得到浓度为0.4 mM的氯金酸钠溶液和1.2 mM的柠檬酸钠溶液,称取0.2 g多孔氮化硼与25 mL柠檬酸钠溶液超声分散20 min使其混合均匀,将混合液置于60℃水浴中,以5 s/滴的滴速将氯金酸钠溶液逐滴滴入混合液中,待滴完后,继续恒温2 h,将所得溶液过滤、洗涤,60℃烘干后得到纳米金质量浓度为1 wt.%的纳米金/氮化硼复合光催化材料。
用上述制备好的1 wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化剂进行光催化还原实验,将1.25 mM的4-NP和0.125 M的NaBH4于烧杯中,在持续搅拌的条件下向其中加入200 mg/L制备的1 wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化剂。采用装有400 nm滤光片的300 W氙灯为可见光光源。在照射期间,每隔1 min从烧杯中取出1 mL反应溶液,稀释25倍,采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)对4-NP在催化还原反应中吸收峰的变化进行表征。
用此条件制备的氮化硼具有丰富的孔道结构,其比表面积可达812 m2/g,纳米金呈球形均匀分散于多孔氮化硼基体中,其比表面积可达536 m2/g,其粒径在20 nm左右。将制备的纳米金/氮化硼复合光催化剂用于还原对硝基苯酚,测试得到其反应速率高达2.19min-1
实施例3
将三聚氰胺、硼酸和水以摩尔比1:2:3混合,称取18.92 g三聚氰胺和18.55 g硼酸,依次加入800 mL蒸馏水中,水浴加热至98℃,恒温搅拌至三聚氰胺和硼酸完全溶解后,80℃保温6 h,自然冷却至室温,过夜时间为18 h,抽滤,60℃下充分烘干,得到白色纤维状多孔氮化硼前驱体;称取4 g制备好的氮化硼前驱体,置于刚玉舟中,放入管式炉中,在N2流量为50Sccm的氛围下,以2℃/min程序升温至300℃,恒温煅烧处理1 h,再以2℃/min程序升温至1100℃,恒温煅烧处理2 h。再以5℃/min程序升温至1460℃,恒温煅烧处理4 h,得到多孔氮化硼。
称取0.0249 g氯金酸钠溶解并置于25 mL棕色容量瓶内,定容,得到浓度为2.5 mM的氯金酸钠溶液;称取0.0551 g柠檬酸钠并置于25 mL容量瓶内,定容得到浓度为7.5 mM的柠檬酸钠溶液,使氯金酸钠与柠檬酸钠的物质量比为1:3。从上述配好的氯金酸钠和柠檬酸钠溶液中分别移取0.8 mL溶液于25 mL容量瓶中定容得到浓度为0.08 mM的氯金酸钠溶液和0.24 mM的柠檬酸钠溶液,称取0.2 g多孔氮化硼与25 mL柠檬酸钠溶液超声分散20 min使其混合均匀,将混合液置于60℃水浴中,以5 s/滴的滴速将氯金酸钠溶液逐滴滴入混合液中,待滴完后,继续恒温2 h,将所得溶液过滤、洗涤,60℃烘干后得到纳米金质量浓度为0.2 wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化材料。
用上述制备好的0.2 wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化剂进行光催化还原实验,将1.25 mM的4-NP和0.125 M的NaBH4于烧杯中,在持续搅拌的条件下向其中加入100 mg/L制备的1 wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化剂。采用装有400 nm滤光片的300 W氙灯为可见光光源。在照射期间,每隔1 min从烧杯中取出1 mL反应溶液,稀释25倍,采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)对4-NP在催化还原反应中吸收峰的变化进行表征。
用此条件制备的氮化硼具有丰富的孔道结构,其比表面积可达1028.9 m2/g,纳米金呈球形均匀分散于多孔氮化硼基体中,其比表面积可达568 m2/g,其粒径在20 nm左右。将制备的纳米金/氮化硼复合光催化剂用于还原对硝基苯酚,测试得到其反应速率高达0.45 min-1
实施例4
将三聚氰胺、硼酸和水以摩尔比1:2:3混合,称取18.92 g三聚氰胺和18.55 g硼酸,依次加入800 mL蒸馏水中,水浴加热至98℃,恒温搅拌至三聚氰胺和硼酸完全溶解后,80℃保温6 h,自然冷却至室温,过夜时间为15 h,抽滤,60℃下充分烘干,得到白色纤维状多孔氮化硼前驱体;称取4 g制备好的氮化硼前驱体,置于刚玉舟中,放入管式炉中,在N2流量为50Sccm的氛围下,以2℃/min程序升温至300℃,恒温煅烧处理1 h,再以2℃/min程序升温至1100℃,恒温煅烧处理2 h。再以5℃/min程序升温至1460℃,恒温煅烧处理4 h,得到多孔氮化硼。
称取0.0249 g氯金酸钠溶解并置于25 mL棕色容量瓶内,定容,得到浓度为2.5 mM的氯金酸钠溶液;称取0.0551 g柠檬酸钠并置于25 mL容量瓶内,定容得到浓度为7.5 mM的柠檬酸钠溶液,使氯金酸钠与柠檬酸钠的物质量比为1:3。从上述配好的氯金酸钠和柠檬酸钠溶液中分别移取4 mL溶液于25 mL容量瓶中定容得到浓度为0.4 mM的氯金酸钠溶液和1.2 mM的柠檬酸钠溶液,称取0.2 g多孔氮化硼与25 mL柠檬酸钠溶液超声分散20 min使其混合均匀,将混合液置于60℃水浴中,以5 s/滴的滴速将氯金酸钠溶液逐滴滴入混合液中,待滴完后,继续恒温2 h,将所得溶液过滤、洗涤,60℃烘干后得到纳米金质量浓度为1.0wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化材料。
用上述制备好的1.0 wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化剂进行光催化还原实验,将1.25 mM的4-NP和0.125 M的NaBH4于烧杯中,在持续搅拌的条件下向其中加入100 mg/L制备的1 wt.% 的纳米金/氮化硼复合光催化剂。采用装有400 nm滤光片的300 W氙灯为可见光光源。在照射期间,每隔1 min从烧杯中取出1 mL反应溶液,稀释25倍,采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)对4-NP在催化还原反应中吸收峰的变化进行表征。
用此条件制备的氮化硼具有丰富的孔道结构,其比表面积可达1028.9 m2/g,纳米金呈球形均匀分散于多孔氮化硼基体中,其比表面积可达696 m2/g,其粒径在20 nm左右。将制备的纳米金/氮化硼复合光催化剂用于还原对硝基苯酚,测试得到其反应速率高达1.02 min-1

Claims (10)

1.一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)多孔氮化硼前驱体的制备:将三聚氰胺、硼酸和水混合,水浴加热,使其充分溶解,再在75~85℃水浴保温4~8 h,将得到的溶液自然冷却至室温,静置过夜,抽滤、烘干得到氮化硼前驱体;
(2)多孔氮化硼的制备:将制备好的氮化硼前驱体,置于刚玉舟中,放入管式炉中,在惰性气体的氛围下,900~1500℃恒温煅烧3~8 h,得到多孔氮化硼;
(3) 配制氯金酸钠溶液和柠檬酸钠溶液:分别配制等体积0.25 mM的氯金酸钠溶液和0.75 mM的柠檬酸钠溶液,使氯金酸钠与柠檬酸钠的物质量比为1:3,用于纳米金粒子的制备;
(4) 纳米金/氮化硼复合光催化材料的制备:称取步骤(2)制备的多孔氮化硼与步骤(3)配制好的柠檬酸钠溶液混合均匀,置于60℃水浴锅中搅拌,再将步骤(3)配制好的氯金酸钠溶液恒速滴入上述混合液中,并恒温搅拌2~4 h,过滤、烘干得到纳米金/氮化硼复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中三聚氰胺、硼酸和水的摩尔比为1:2:3。
3.根据权利要求1所述的一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中水浴加热温度为90~100℃,静置过夜的时间为12-24h。
4.根据权利要求1所述的一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述惰性气体为N2,N2流量为50~200 Sccm。
5.根据权利要求1所述的一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)恒温煅烧前的升温速率为2~5℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(4)中纳米金粒子与氮化硼的质量比为1/1000~1/50。
7.根据权利要求1所述的一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(4)中氯金酸钠溶液以3~10 s/滴的速度恒速滴入混合液。
8.根据权利要求1所述的一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)和(4)中的烘干温度均为60℃。
9.一种权利要求1-8任一项所述负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的应用,其特征在于,用于光催化还原对硝基苯酚。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,将对硝基苯酚、NaBH4和去离子水置于容器中,在持续搅拌的条件下向其中加入制备的纳米金/氮化硼复合光催化剂,采用装有400nm滤光片的300 W氙灯为可见光光源照射,进行氧化还原反应;对硝基苯酚:NaBH4:纳米金/氮化硼复合光催化剂:去离子水的质量比为:0.125:0.472:0.01:100。
CN201910513102.6A 2019-06-14 2019-06-14 一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法及其应用 Pending CN110201701A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910513102.6A CN110201701A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法及其应用
CN202210490745.5A CN114751388A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 多孔氮化硼及其制备方法、纳米金氮化硼复合光催化剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910513102.6A CN110201701A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法及其应用

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210490745.5A Division CN114751388A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 多孔氮化硼及其制备方法、纳米金氮化硼复合光催化剂及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110201701A true CN110201701A (zh) 2019-09-06

Family

ID=67792648

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210490745.5A Pending CN114751388A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 多孔氮化硼及其制备方法、纳米金氮化硼复合光催化剂及其制备方法和应用
CN201910513102.6A Pending CN110201701A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法及其应用

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210490745.5A Pending CN114751388A (zh) 2019-06-14 2019-06-14 多孔氮化硼及其制备方法、纳米金氮化硼复合光催化剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN114751388A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110694666A (zh) * 2019-11-07 2020-01-17 江汉大学 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用
CN111111741A (zh) * 2020-01-20 2020-05-08 湖南金旅环保股份有限公司 一种多孔氮化硼负载铁纳米材料及其制备方法与应用
CN111490118A (zh) * 2019-10-22 2020-08-04 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件
CN111509053A (zh) * 2019-10-22 2020-08-07 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件及其制作方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116199193B (zh) * 2023-01-20 2024-09-27 天津大学 盐模板制备三维六方氮化硼材料的方法及其在固态电池中的应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105642329A (zh) * 2016-01-01 2016-06-08 三峡大学 一种负载型石墨相碳化氮复合材料,制备方法及其应用
CN106076361A (zh) * 2016-06-03 2016-11-09 济南大学 一种泡沫镍/石墨烯/纳米金复合材料及其制备方法
CN108714432A (zh) * 2018-06-08 2018-10-30 浙江师范大学 一种光催化制氢催化剂及其制备方法
CN109746457A (zh) * 2018-11-28 2019-05-14 石河子大学 一种纳米金的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104944391A (zh) * 2015-07-03 2015-09-30 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 具有高比表面积六方氮化硼的制备方法
CN105293453B (zh) * 2015-11-20 2018-05-11 汕头大学 一种掺杂六方氮化硼纳米片及其制备方法和以其为载体的催化剂及应用
CN109775673B (zh) * 2017-11-15 2021-06-15 中国科学院大连化学物理研究所 多孔硼碳氮纳米片层和多孔氮化硼纳米片层及其制备方法和作为吸附材料的应用
CN108408698B (zh) * 2018-04-27 2021-10-01 南方科技大学 氧掺杂捆束状多孔氮化硼制备方法
CN109133942A (zh) * 2018-09-17 2019-01-04 河北工业大学 一种高比表面积的活性氮化硼纤维的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105642329A (zh) * 2016-01-01 2016-06-08 三峡大学 一种负载型石墨相碳化氮复合材料,制备方法及其应用
CN106076361A (zh) * 2016-06-03 2016-11-09 济南大学 一种泡沫镍/石墨烯/纳米金复合材料及其制备方法
CN108714432A (zh) * 2018-06-08 2018-10-30 浙江师范大学 一种光催化制氢催化剂及其制备方法
CN109746457A (zh) * 2018-11-28 2019-05-14 石河子大学 一种纳米金的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BO YU, ET AL.: "Toward High Activity and Durability: An Oxygen-Rich Boron Nitride-Supported Au Nanoparticles for 4‑Nitrophenol Hydrogenation", 《THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C》 *
殷蓉 等: "Au/g-C3N4复合微粒的制备及光催化还原对硝基苯酚", 《河北科技大学学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111490118A (zh) * 2019-10-22 2020-08-04 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件
CN111509053A (zh) * 2019-10-22 2020-08-07 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件及其制作方法
CN110694666A (zh) * 2019-11-07 2020-01-17 江汉大学 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用
CN110694666B (zh) * 2019-11-07 2023-01-13 江汉大学 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用
CN111111741A (zh) * 2020-01-20 2020-05-08 湖南金旅环保股份有限公司 一种多孔氮化硼负载铁纳米材料及其制备方法与应用
CN111111741B (zh) * 2020-01-20 2022-07-01 湖南金旅环保股份有限公司 一种多孔氮化硼负载铁纳米材料及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114751388A (zh) 2022-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110201701A (zh) 一种负载纳米金多孔六方氮化硼的可见光响应复合光催化剂的制备方法及其应用
CN104722335B (zh) 石墨型氮化碳‑金属有机框架复合光催化剂及其制备方法和应用
CN108816234B (zh) 一种基于ldh固定过渡金属mof的衍生物催化剂的制备方法及其应用
CN104307514B (zh) 一种二氧化钛/二氧化硅复合球壳包裹纳米金催化剂及其制备方法
CN104437589B (zh) 一种银/氧化石墨烯/氮化碳复合光催化材料及其制备方法
CN108786923A (zh) 一种核壳结构可见光催化剂的制备方法
CN103599776A (zh) 一种Pd/CeO2可见光光催化剂及其制备方法和应用
CN104707658A (zh) 一种Pd/金属有机骨架化合物催化剂及其制备方法和应用
CN105498771B (zh) 一种银/钒酸银片状复合光催化剂的制备方法
CN101411995B (zh) 具有可见光催化活性的AgBr/PANI/TiO2纳米复合材料的制备方法
CN105327714B (zh) 一种纳米Cu‑有机配合物/Ag复合材料的制备方法和应用
CN107010664A (zh) 一种Bi2O2CO3光催化剂的制备方法及制得的Bi2O2CO3光催化剂和应用
Yan et al. Construction of novel ternary dual Z-scheme Ag3VO4/C3N4/reduced TiO2 composite with excellent visible-light photodegradation activity
CN107088409B (zh) 一种贵金属担载的三维介孔硅铝酸盐催化剂及其制备方法
CN106694044A (zh) 一种氮化碳/银/Cu‑BTC光催化剂的制备方法
CN105664929A (zh) 一种含有贵金属的纳米片及其制备方法
CN101229514B (zh) 复合型钛酸盐纳米管光催化剂的制备方法及应用
CN108620096A (zh) 一种可见光响应Ag/Bi3O4Cl复合材料及制备方法和用途
CN106040307B (zh) 一步水热法合成Fe3O4(PAA)@C-Au核壳结构微球的制备方法
CN110102322A (zh) 花状的Ag@AgBr/ZnO光催化材料的制备方法
CN102125831B (zh) 介孔Bi2O3/TiO2纳米光催化剂的制备方法
CN106040276A (zh) 一种高活性mpg‑C3N4/BiVO4/TiO2异质结光催化剂及其制备方法
CN106824234B (zh) 制备海胆状Ag/AgCl/ZnO纳米复合材料的方法
CN104815679B (zh) 可见光催化剂AgBr/Ag多孔复合微球的制备方法
CN110586060A (zh) 一种具有氧化-还原性能的复合光催化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination