CN114682286A - 一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备及应用 - Google Patents
一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114682286A CN114682286A CN202210178111.6A CN202210178111A CN114682286A CN 114682286 A CN114682286 A CN 114682286A CN 202210178111 A CN202210178111 A CN 202210178111A CN 114682286 A CN114682286 A CN 114682286A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photocatalyst
- graphite
- carbon nitride
- monatomic
- silver
- 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
Links
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 39
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 28
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 25
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 16
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 16
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 claims description 14
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 12
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims 1
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(I) nitrate Inorganic materials [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 5
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002256 photodeposition Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- MIDXCONKKJTLDX-UHFFFAOYSA-N 3,5-dimethylcyclopentane-1,2-dione Chemical compound CC1CC(C)C(=O)C1=O MIDXCONKKJTLDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 235000013736 caramel Nutrition 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 229920000547 conjugated polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000000731 high angular annular dark-field scanning transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 metal ion doping Chemical compound 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
- B01J23/50—Silver
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
- B01J35/394—Metal dispersion value, e.g. percentage or fraction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
- B01J37/344—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of electromagnetic wave energy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明为一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备及应用，提供了一种单原子光催化剂Ag/g‑C3N4的制备方法以及应用，属于光催化材料制备技术领域；首先，通过多次煅烧的方法得到体相g‑C3N4纳米片；其次，通过浸渍吸附将Ag+吸附在g‑C3N4纳米片上，制备前驱体Ag+@g‑C3N4；最后，通过光沉积法在前驱体上原位锚定Ag原子，成功制备Ag/g‑C3N4光催化剂，可用于光催化分解水产氢领域；本发明通过简单的制备方法和操作流程制备了高效的单原子Ag/g‑C3N4光催化剂，并且具有高效的光催化产氢活性，是一种有效的分解水产氢光催化剂。
Description
技术领域
本发明属于光催化材料领域。涉及一种在石墨相氮化碳纳米片上负载银单原子光催化剂及其制备方法。
背景技术
目前，能源与资源的结构主要集中在煤、石油与天然气等不可再生能源，因此，解决能源和环境危机等问题迫在眉睫。光催化产氢技术直接利用太阳能分解水产生氢气，而太阳能是自然界中最丰富的资源之一，具有运行成本低、无污染等特点，为氢能取代化石燃料提供了可能性。近年来，石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种廉价、无金属、可见光响应的二维共轭聚合物光催化材料而受到广泛关注。然而，传统的g-C3N4)的光生载流子重组严重，在改善光生载流子分离效率方面已有许多相关的研究报道。原子级分散的金属原子具有最大的原子利用率，单个金属原子与基底材料形成的特定配位结构，可以作为活性位点，在提高光生载流子分离效率的同时可以降低催化剂的制备成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂及其制备方法，该光催化剂中的银单原子高度分散在石墨相氮化碳表面，呈原子级分散形式，具有非常高的光催化产氢活性。
本发明是通过以下技术手段来实现上述技术目的：
一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
a、将尿素盛入氧化铝坩埚中，在马弗炉中在550℃下进行煅烧1～4h处理，得到淡黄色固体粉末材料，研磨均匀后备用；
b、将步骤a中所得的淡黄色固体粉末材料置于去离子水中，充分搅拌，得到一个均匀分散的g-C3N4/水混合溶液；
c、逐滴加入AgNO3溶液，使Ag的负载量控制在0％～2％(质量分数)；
d、将步骤c中加入AgNO3的g-C3N4/水混合溶液进行超声处理，超声处理后得到均匀的淡黄色悬浮液；
e、将步骤d得到的淡黄色悬浮液经冷冻干燥后得到前驱体Ag+@g-C3N4；
f、将步骤e中的前驱体Ag+@g-C3N4溶于10％三乙醇胺溶液中，并在氮气氛围下，使用80W的LED灯源照射下进行搅拌，反应完全得到均匀的焦黄色悬浮液；
g、将步骤f中得到的焦黄色悬浮液经离心，用去离子水和乙醇洗涤，通过真空干燥得到银单原子负载的石墨相氮化碳纳米片光催化剂。
优选地，在步骤a中，首先，尿素在550℃下煅烧4h，降温到室温后再升温到550℃下煅烧1h，最后，再等其降至室温后，再次升温至550℃下煅烧1h。
优选地，在步骤a中，在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，冷却至室温后，再以5℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，最后，再等其降至室温后，再以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧。
优选地，在步骤b中，所取用的g-C3N4的质量为0.1g。
优选地，在步骤b中，用于分散g-C3N4的去离子水体积为30mL。
优选地，在步骤b中，搅拌时间为0.5～2h。
优选地，在步骤c中，加入的AgNO3溶液浓度为1mg/mL。
优选地，在步骤d中，超声处理的时间为2～4h。
优选地，在步骤e中，冷冻干燥时间为24～36h。
优选地，在步骤f中，所取用的前驱体Ag+@g-C3N4的质量为0.03g。
优选地，在步骤f中，浓度为10％的三乙醇胺溶液所用量为80mL。
优选地，在步骤f中，进行光照时所用的仪器为石英三颈瓶。
优选地，在步骤f中，光照时间为0.5～2h。
优选地，在步骤f中，灯源为420nm的单色光。
优选地，在步骤g中，分别使用去离子水和乙醇分别洗涤三次。
优选地，在步骤g中，真空干燥时的温度为50～80℃，干燥时间为12～36h。
所述的方法制备的石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂。
本发明还包括将石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂用于还原水中的质子，生成氢气。
本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，以尿素为原料，经过三次高温锻烧得到超薄二维石墨相氮化碳纳米片，通过光沉积方法，将银单原子原位锚定在二维氮化碳表面，银可以在氮化碳表面作为活性位点，且基本呈单原子存在，可以在提高光生电子传输效率的同时极大减少贵金属的使用量，节约成本。
本发明制备的石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂具有优异的光催化产氢活性。其中，银含量为0.48wt％的Ag/g-C3N4在光照5h后的产氢量为7.58mmol g-1，5h内的产氢速率为1.50mmol g-1h-1；银含量为0.87wt％的Ag/g-C3N4在光照5h后的产氢量为12.58mmol g-1，5h内的产氢速率为2.61mmol g-1h-1；银含量为1.43wt％的Ag/g-C3N4在光照5h后的产氢量为6.19mmol g-1，5h内的产氢速率为1.30mmol g-1h-1；银含量为1.93wt％的Ag/g-C3N4在光照5h后的产氢量为4.57mmol g-1，5h内的产氢速率为0.95mmol g-1h-1。
附图说明
图1为本发明所述Ag/g-C3N4光催化剂的XRD谱图。
图2为本发明所述Ag/g-C3N4光催化剂的UV-vis谱图。
图3为本发明所述Ag/g-C3N4光催化剂的SEM、TEM和HAADF-STEM图像。
具体实施方式
以下结合附图和具体实验方案对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
目前，已有许多手段可以用来提高石墨相氮化碳的光催化性能，例如，金属离子掺杂、构建异质结、采用光敏剂进行敏化等。另外，通过多次煅烧的方法可以制备薄片状的氮化碳，薄片状的氮化碳具有大的比表面积和较高的光催化的活性位点。发明人认为，这种片状氮化碳可以用来作为一种负载银单原子的的有效载体，并因此可以提高光催化活性，故基于此开展了本发明的研究工作。
本发明的目的在于，提供一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法。该方法采用尿素、AgNO3为原料，通过浸渍吸附和光沉积的方法在氮化碳纳米片上原位锚定银单原子，提高了氮化碳的光催化活性。同时，可以通过调节银的含量来调节光催化活性。
本发明的实施例中采用的尿素为市售的阿拉丁品牌，AgNO3也为市售药品，购自上海申博化工有限公司。通过高温煅烧制备氮化碳纳米片，再通过浸渍吸附和光沉积的方法制备银单原子负载的氮化碳纳米片光催化剂，并由此可以推断：当改变AgNO3的用量，可以获得不同银含量的Ag/g-C3N4光催化剂，最终实现本发明的最佳光催化产氢效果。
本发明中所制备的光催化剂的光催化活性评价：用80W LED灯源模拟可见光照射，将10mg光催化剂加入石英三颈瓶中，并加入80mL浓度为10％(体积分数)的三乙醇胺水溶液，之后进行超声处理10分钟。以大流速通入高纯氮气，通气时间为30分钟，将石英三颈瓶中的气体排净。之后，在磁力搅拌的条件下每1h进行一次取样分析，在GC-2014型气相色谱仪(购自日本岛津公司)中进行，最后通过计算得出氢气的产量和速率。
实施例1：
a、将15g尿素盛入氧化铝坩埚中，在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，冷却至室温后，再以5℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，最后，再等其降至室温后，再以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，得到淡黄色固体粉末材料，研磨均匀后备用。
b、将步骤a中所得的淡黄色固体粉末材料取0.1g置于30mL去离子水中，充分搅拌，得到一个均匀分散的g-C3N4/水混合溶液；
c、逐滴加入0.10mL所配制的浓度为1mg/mL的AgNO3溶液，使Ag的负载量控制在0.48％(质量分数)；
d、将步骤c中加入AgNO3的g-C3N4/水混合溶液进行超声处理，超声处理2h后得到均匀的淡黄色悬浮液；
e、将步骤d得到的淡黄色悬浮液经冷冻干燥36h后得到前驱体Ag+@g-C3N4；
f、将步骤e中的0.03g前驱体Ag+@g-C3N4溶于浓度为10％三乙醇胺溶液中，并在氮气氛围下，使用80W的LED灯源照射下进行搅拌0.5h，反应完全得到均匀的焦黄色悬浮液；
g、将步骤f中得到的焦黄色悬浮液经离心，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，通过70℃下保持24h的真空干燥处理得到0.48％Ag/g-C3N4光催化剂。
实施例2：
a、将15g尿素盛入氧化铝坩埚中，在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，冷却至室温后，再以5℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，最后，再等其降至室温后，再以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，得到淡黄色固体粉末材料，研磨均匀后备用。
b、将步骤a中所得的淡黄色固体粉末材料取0.1g置于30mL去离子水中，充分搅拌，得到一个均匀分散的g-C3N4/水混合溶液；
c、逐滴加入0.25mL所配制的浓度为1mg/mL的AgNO3溶液，使Ag的负载量控制在0.87％(质量分数)；
d、将步骤c中加入AgNO3的g-C3N4/水混合溶液进行超声处理，超声处理2h后得到均匀的淡黄色悬浮液；
e、将步骤d得到的淡黄色悬浮液经冷冻干燥36h后得到前驱体Ag+@g-C3N4；
f、将步骤e中的0.03g前驱体Ag+@g-C3N4溶于浓度为10％三乙醇胺溶液中，并在氮气氛围下，使用80W的LED灯源照射下进行搅拌0.5h，反应完全得到均匀的焦黄色悬浮液；
g、将步骤f中得到的焦黄色悬浮液经离心，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，通过70℃下保持24h的真空干燥处理得到0.87％Ag/g-C3N4光催化剂。
实施例3：
a、将15g尿素盛入氧化铝坩埚中，在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，冷却至室温后，再以5℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，最后，再等其降至室温后，再以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，得到淡黄色固体粉末材料，研磨均匀后备用。
b、将步骤a中所得的淡黄色固体粉末材料取0.1g置于30mL去离子水中，充分搅拌，得到一个均匀分散的g-C3N4/水混合溶液；
c、逐滴加入0.40mL所配制的浓度为1mg/mL的AgNO3溶液，使Ag的负载量控制在1.43％(质量分数)；
d、将步骤c中加入AgNO3的g-C3N4/水混合溶液进行超声处理，超声处理2h后得到均匀的淡黄色悬浮液；
e、将步骤d得到的淡黄色悬浮液经冷冻干燥36h后得到前驱体Ag+@g-C3N4；
f、将步骤e中的0.03g前驱体Ag+@g-C3N4溶于浓度为10％三乙醇胺溶液中，并在氮气氛围下，使用80W的LED灯源照射下进行搅拌0.5h，反应完全得到均匀的焦黄色悬浮液；
g、将步骤f中得到的焦黄色悬浮液经离心，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，通过70℃下保持24h的真空干燥处理得到1.43％Ag/g-C3N4光催化剂。
实施例4：
a、将15g尿素盛入氧化铝坩埚中，在马弗炉中以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，冷却至室温后，再以5℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，最后，再等其降至室温后，再以2℃/min的升温速率升温至550℃进行煅烧，得到淡黄色固体粉末材料，研磨均匀后备用。
b、将步骤a中所得的淡黄色固体粉末材料取0.1g置于30mL去离子水中，充分搅拌，得到一个均匀分散的g-C3N4/水混合溶液；
c、逐滴加入0.60mL所配制的浓度为1mg/mL的AgNO3溶液，使Ag的负载量控制在1.93％(质量分数)；
d、将步骤c中加入AgNO3的g-C3N4/水混合溶液进行超声处理，超声处理2h后得到均匀的淡黄色悬浮液；
e、将步骤d得到的淡黄色悬浮液经冷冻干燥36h后得到前驱体Ag+@g-C3N4；
f、将步骤e中的0.03g前驱体Ag+@g-C3N4溶于浓度为10％三乙醇胺溶液中，并在氮气氛围下，使用80W的LED灯源照射下进行搅拌0.5h，反应完全得到均匀的焦黄色悬浮液；
g、将步骤f中得到的焦黄色悬浮液经离心，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，通过70℃下保持24h的真空干燥处理得到1.93％Ag/g-C3N4光催化剂。
应用实例1：
a、称量10mg银的负载量为0.48％(质量分数)的Ag/g-C3N4光催化剂进行光催化产氢性能测试；
b、将步骤a称量的光催化剂与80mL浓度为10％(体积分数)的三乙醇胺水溶液(作为牺牲剂)在石英三颈瓶中混合；
c、将步骤b得到的混合溶液置于超声波机中进行超声处理10分钟；
d、将高纯氮气通入步骤c中的经过超声处理的混合溶液，通气时间为30分钟，将石英三颈瓶内的空气排出；
e、将步骤d中的混合溶液在磁力搅拌的条件下每1h进行一次取样分析，在GC-2014型气相色谱仪(购自日本岛津公司)中进行氢气产量检测，最后通过计算得出5h内0.48％Ag/g-C3N4的氢气的产量和速率分别为7.58mmol g-1和1.50mmol g-1h-1。
应用实例2：
a、称量10mg银的负载量为0.87％(质量分数)的Ag/g-C3N4光催化剂进行光催化产氢性能测试；
b、将步骤a称量的光催化剂与80mL浓度为10％(体积分数)的三乙醇胺水溶液(作为牺牲剂)在石英三颈瓶中混合；
c、将步骤b得到的混合溶液置于超声波机中进行超声处理10分钟；
d、将高纯氮气通入步骤c中的经过超声处理的混合溶液，通气时间为30分钟，将石英三颈瓶内的空气排出；
e、将步骤d中的混合溶液在磁力搅拌的条件下每1h进行一次取样分析，在GC-2014型气相色谱仪(购自日本岛津公司)中进行氢气产量检测，最后通过计算得出5h内0.87％Ag/g-C3N4的氢气的产量和速率分别为12.58mmol g-1和2.61mmol g-1h-1。
应用实例3：
a、称量10mg银的负载量为1.43％(质量分数)的Ag/g-C3N4光催化剂进行光催化产氢性能测试；
b、将步骤a称量的光催化剂与80mL浓度为10％(体积分数)的三乙醇胺水溶液(作为牺牲剂)在石英三颈瓶中混合；
c、将步骤b得到的混合溶液置于超声波机中进行超声处理10分钟；
d、将高纯氮气通入步骤c中的经过超声处理的混合溶液，通气时间为30分钟，将石英三颈瓶内的空气排出；
e、将步骤d中的混合溶液在磁力搅拌的条件下每1h进行一次取样分析，在GC-2014型气相色谱仪(购自日本岛津公司)中进行氢气产量检测，最后通过计算得出5h内1.43％Ag/g-C3N4的氢气的产量和速率分别为6.19mmol g-1和1.30mmol g-1h-1。
应用实例4：
a、称量10mg银的负载量为1.93％(质量分数)的Ag/g-C3N4光催化剂进行光催化产氢性能测试；
b、将步骤a称量的光催化剂与80mL浓度为10％(体积分数)的三乙醇胺水溶液(作为牺牲剂)在石英三颈瓶中混合；
c、将步骤b得到的混合溶液置于超声波机中进行超声处理10分钟；
d、将高纯氮气通入步骤c中的经过超声处理的混合溶液，通气时间为30分钟，将石英三颈瓶内的空气排出；
e、将步骤d中的混合溶液在磁力搅拌的条件下每1h进行一次取样分析，在GC-2014型气相色谱仪(购自日本岛津公司)中进行氢气产量检测，最后通过计算得出5h内1.93％Ag/g-C3N4的氢气的产量和速率分别为4.57mmol g-1和0.95mmol g-1h-1。
Claims (9)
1.一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，按照以下步骤进行：
a、将尿素盛入氧化铝坩埚中，在马弗炉中在550℃下进行多次煅烧处理，得到淡黄色固体粉末材料g-C3N4纳米片；
b、将步骤a中所得的g-C3N4纳米片置于去离子水中，充分搅拌，得到一个均匀分散的g-C3N4/水混合溶液；
c、往步骤b中的溶液逐滴加入AgNO3溶液，使Ag的负载量控制在0％～2％(质量分数)；
d、将步骤c中加入AgNO3的g-C3N4/水混合溶液进行超声处理，超声处理后得到均匀的淡黄色悬浮液；
e、将步骤d得到的淡黄色悬浮液经冷冻干燥后得到前驱体Ag+@g-C3N4；
f、将步骤e中的前驱体Ag+@g-C3N4溶于分散溶液中，并在氮气氛围下，使用80W的LED灯源照射，在搅拌进行光沉积处理，反应完全得到均匀的焦黄色悬浮液；
g、将步骤f中得到的焦黄色悬浮液经离心，分别使用去离子水和乙醇洗涤多次，通过真空干燥得到银单原子负载的石墨相氮化碳纳米片Ag/g-C3N4光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤a中所述尿素装入坩埚后需用锡纸严密包裹，分三次煅烧：马弗炉的煅烧温度、保温时间、升温速率分别为550℃，4h，2℃/min；550℃，1h，5℃/min；550℃，1h，2℃/min。
3.根据权利要求1所述的一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤b中的g-C3N4的用量为100mg，去离子的用量为30mL。
4.根据权利要求1所述的一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤c中的AgNO3溶液的浓度为1mg/mL，所用的量分别为0.10mL，0.25mL，0.40mL，0.60mL。
5.根据权利要求1所述的一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤d中的超声处理时间为2h。
6.根据权利要求1所述的一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤e中的冷冻干燥处理时间为36h。
7.根据权利要求1所述的一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤f中的前驱体Ag+@g-C3N4用量为30mg，分散溶液为80mL的10％三乙醇胺溶液，光沉积处理时间为0.5h。
8.根据权利要求1所述的一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤g中，使用水和乙醇洗涤的次数各为三次。
9.根据权利要求1所述的一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备方法，其特征在于，所制备的单原子Ag/g-C3N4光催化剂，应用于光催化分解水产氢。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210178111.6A CN114682286A (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210178111.6A CN114682286A (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114682286A true CN114682286A (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=82137029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210178111.6A Pending CN114682286A (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114682286A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115805091A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-03-17 | 重庆大学 | 一种铜-银双单原子对光催化剂的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108722463A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-02 | 陕西科技大学 | 一种铂原子修饰纳米片状氮化碳光催化剂及其制备方法 |
| CN113086955A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 武汉大学 | 光催化固氮的碳缺陷型氮化碳材料的制备方法 |
-
2022
- 2022-02-25 CN CN202210178111.6A patent/CN114682286A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108722463A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-11-02 | 陕西科技大学 | 一种铂原子修饰纳米片状氮化碳光催化剂及其制备方法 |
| CN113086955A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 武汉大学 | 光催化固氮的碳缺陷型氮化碳材料的制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115805091A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-03-17 | 重庆大学 | 一种铜-银双单原子对光催化剂的制备方法 |
| CN115805091B (zh) * | 2022-10-19 | 2024-05-03 | 重庆大学 | 一种铜-银双单原子对光催化剂的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109675599B (zh) | 一种氮掺杂碳包覆碳化钼及其制备方法和应用 | |
| Yang et al. | Cocatalyst engineering with robust tunable carbon‐encapsulated Mo‐rich Mo/Mo2C heterostructure nanoparticle for efficient photocatalytic hydrogen evolution | |
| CN109908959B (zh) | 一种核壳型ZnO/贵金属@ZIF-8光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN106669763B (zh) | 一种氮掺杂碳包覆纳米花状MoSe2复合材料及制备与应用 | |
| CN110605137B (zh) | 一种CdS基复合光催化剂的制备方法及其在水裂解产氢方面的应用 | |
| CN113172234B (zh) | 一种碳基单原子电催化剂的制备方法 | |
| CN112973750A (zh) | 一种碳量子点包覆金属单原子-氮化碳复合材料及制备方法 | |
| CN109675595B (zh) | 一种碳化钨/多孔碳复合材料及其制备方法和在电化学产氢中的应用 | |
| CN110404567B (zh) | 一种光催化能源转化材料及其制备方法与应用 | |
| CN111774058A (zh) | 一种异质结复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114210328B (zh) | 一种Rh单原子修饰的PCN光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114308079A (zh) | 一种硫化镉-双助催化剂复合光催化材料及其制备方法与应用 | |
| CN110339852B (zh) | 一种CoO@氮硫共掺杂碳材料/CdS复合光催化材料、制备方法及其应用 | |
| CN113881965A (zh) | 一种以生物质碳源为模板负载金属纳米颗粒催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114682286A (zh) | 一种石墨相氮化碳纳米片负载银单原子光催化剂的制备及应用 | |
| Xue et al. | Boosting photocatalytic hydrogen evolution of covalent organic frameworks by introducing 2D conductive metal–organic frameworks as noble metal-free co-catalysts | |
| CN111974436B (zh) | 一种石墨相氮化碳及其制备方法、以及光催化水产氢的方法 | |
| CN111632612B (zh) | 一种磷化铟-氧化铟p-n结多孔微球复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN116673057A (zh) | 一种原位光沉积负载的钴多硫化钼/氮化碳复合催化剂 | |
| CN114990567B (zh) | 碳基载体负载的硫配位钴单原子催化剂的制备方法及应用 | |
| CN111111725A (zh) | 石墨状氮化碳负载镍钴硫颗粒复合材料、制备方法及其用途 | |
| Wang et al. | K-intercalated polymeric carbon nitride with nitrogen defects for efficient photocatalytic H 2 O 2 production | |
| CN113697783A (zh) | 一种多孔g-C3N4纳米薄片的制备方法及其应用 | |
| CN113617367A (zh) | 一种贵金属钌单原子负载型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114988378B (zh) | N掺杂黑磷烯光催化剂及其制备方法和应用 |
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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220701 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |