CN108714432A - 一种光催化制氢催化剂及其制备方法 - Google Patents
一种光催化制氢催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108714432A CN108714432A CN201810586881.8A CN201810586881A CN108714432A CN 108714432 A CN108714432 A CN 108714432A CN 201810586881 A CN201810586881 A CN 201810586881A CN 108714432 A CN108714432 A CN 108714432A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- milliliters
- minutes
- hydrogen production
- catalyst
- urea
- 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.)
- Granted
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 55
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 title claims abstract description 16
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 29
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims abstract description 13
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 11
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 4
- 229910052571 earthenware Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 30
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 24
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 9
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N Protium Chemical compound [1H] YZCKVEUIGOORGS-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 241000720974 Protium Species 0.000 description 1
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc 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
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000000505 pernicious effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 1
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
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
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary 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
- C01B21/064—Binary 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
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
一种光催化制氢催化剂及其制备方法，催化剂为h‑BN(x，t)，1/6≤x≤1/48，30min≤t≤50min，其中x是硼酸和尿素的比例，t是微波加热时间。制备方法为：将硼酸和尿素用去离子水充分溶解，然后在烘箱中烘干，蒸干样品转移到研钵中研磨3；再转移到25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，再转移到微波炉中加热30～50分钟得到成品。该催化剂具备良好的光催化制氢活性，具有较好的实际应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及光催化制氢材料技术领域，特别涉及一种光催化制氢催化剂及其制备方法。
背景技术
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。目前，人类使用的能源主要是以化石燃料为主的非可再生能源，根据推测以石油、天然气、煤为主的化石能源将于2050年前被罄尽，同时化石能源使用时产生的SO2、CO2等有害气体引发了酸雨与温室效应等一系列环境问题，能源问题已经成为社会可持续发展的巨大阻碍。因此，为了实现社会的可持续发展，清洁、高效、可再生的新能源开发迫在眉睫。
氢能源因其具有高热值，产物清洁，氢元素在地球上储量丰富，被认为是一种理想的二次能源。目前，氢能源的生产主要还是依靠煤和天然气的重整，这对于能源结构的改善没有实际意义。光催化技术通过光催化剂吸收太阳光，使催化剂激发出空穴与电子，其中空穴被反应体系中的牺牲剂所消耗而电子和水反应制得氢，整个光制氢过程绿色无污染，是获得氢能源最理想的途径之一。
六方相氮化硼(h-BN)是一种重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物，具有与石墨类似的层状结构，表现出许多优异的物理和化学性质。它具有高耐热性、高导热性、抗氧化、热膨胀系数低，摩擦系数低，可加工性能好，透过性能好等特点。此外，h-BN化学稳定性高，具有非常好的抗腐蚀性能，在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射等方面具有巨大的应用前景。近年来，人们发现h-BN可用作空穴捕获剂来促进光生载流子的分离，在光催化领域也有着不错的表现。例如Song等采用h-BN修饰Ag3PO4，有效的提高材料光催化降解染料性能(RSC Adv,2014,4:56853)；Jiang等制备了h-BN/g-C3N4复合催化剂，h-BN的引入使催化剂降解四环素的活性提高了2.3倍(Appl Catal B,2018,221:715),Nasr等则用h-BN修饰来提高Ag/TiO2催化剂可见光杀菌的能力(New J Chem,2018,42:1250)。不过这些研究中所采用的的h-BN要么是商品化的h-BN，即通过B2O3和NH4Cl在惰性气氛下高温共熔制得；或者以硼酸和尿素为原料，在氮气或氮氢混合气氛下900℃焙烧5小时获得。此外，也有其他h-BN的制备见诸报道，如电弧放电法、激光加热法、化学气相沉积法等。但是所有的这些方法几乎都需要复杂且昂贵的设备或苛刻的制备条件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有高效光催化制氢性能的光催化制氢催化剂及其制备方法。
为解决该技术问题，本发明采用的技术方案为：一种光催化制氢催化剂，其特征在于：该催化剂为h-BN(x，t)，1/6≤x≤1/48；30min≤t≤50min，其中x是硼酸和尿素的比例，t是微波加热时间。
x的最佳比例为1:24；最佳加热时间t为35min。
该催化剂的制备方法包括以下步骤:
(1)BN的制取
a)称量一定摩尔比例的硼酸和尿素，将其倒入装有40毫升去离子水的烧杯中，在磁力搅拌器上搅拌三十分钟使其充分溶解。
b)将混合液移到烘箱中65℃烘干24小时，蒸干样品转移到研钵中研磨30分钟。
c)研磨后样品转移到25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，此坩埚套装转移到微波炉中加热不同时间即可以得到目标产物h-BN。
本发明采用微波法替代传统的高温管式炉制取目标产物六方相氮化硼，该方法简单方便，可以在短时间内制取六方相氮化硼，大大缩短制样时间。通过实验条件的优化，发现最佳的微波加热时间是35分钟；硼酸与尿素的最佳比例为1:24。此条件下制备的h-BN具有最佳的光催化制氢性能。
本催化剂具有以下特点：1.本发明制备的氮化硼催化剂的制备过程主要是在普通的微波炉中完成，升温快，降温也快，制样的时间短，制备方法简便；2.本发明制备的氮化硼催化剂在全光谱光照下的产氢气速率最高可达到355.98μmol·h-1·g-1，具备良好的光催化制氢活性。综合以上特征，微波法制备的氮化硼催化剂具备较好的实际应用前景。本发明提供了一种极其简便的制备六方相氮化硼的方法。此方法既不需要复杂昂贵的仪器设备，也不需要苛刻的制备条件，只需要普通微波炉作为微波发生装置就可以合成六方相氮化硼，实验条件也是非常的简易，仅需要数十分钟即可完成制备，实验周期短。通过该方法制得的六方相氮化硼还具有很好的光催化制氢活性。根据以上的描述，本发明与其他的六方相氮化硼的制备方法比较具有非常明显的优势。
附图说明
图1为三个坩埚套装图。
图2为实施例1-5的光催化制氢活性图。
图3为实施例6-9的光催化制氢活性图。
图4为实施例2和比较例1、2的光催化制氢活性图。
图5为实施例2和比较例1、2的XRD表征图谱。
具体实施方式
以下用实施例进一步阐明本发明，但本发明不局限于以下实施例。
实施例1
将8.64g尿素和0.370g硼酸(n硼酸:n尿素＝1:24)加入40毫升去离子水中，在室温下用磁力搅拌器将其搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，然后将所得混合物移至研钵中研磨30分钟，研磨后的混合物放入25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后将50毫升的氧化铝坩埚放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来,三个坩埚套装见图1，然后用微波炉加热30分钟即可得到x为1:24，t为30分钟的六方相氮化硼。制氢活性见图2为165.74μmol·h-1·g-1，与图4中的比较例1和比较例2相比，制氢活性明显占优。
实施例2
将8.64g尿素和0.370g硼酸(n硼酸:n尿素＝1:24)加入40毫升去离水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，然后将所得混合物移至研钵中研磨30分钟，研磨后的混合物放入25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后将50毫升的氧化铝坩埚放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，三个坩埚套装见图1，然后用微波炉加热35分钟即可得到x为1:24，t为35分钟的六方相氮化硼。制氢活性见图2为355.98μmol·h-1·g-1，与图4中的比较例1和比较例2相比，制氢活性明显占优。XRD表征图谱见图5，通过与比较例1和比较例2的XRD图谱的比较，确定所得样品为目标产物六方相氮化硼。
实施例3
将8.64g尿素和0.370g硼酸(n硼酸:n尿素＝1:24)加入40毫升去离子水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，然后将所得混合物移至研钵中研磨30分钟，研磨后的混合物放入25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后将50毫升的氧化铝坩埚放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，三个坩埚套装见图1，然后用微波炉加热40分钟即可得到x为1:24，t为40分钟的六方相氮化硼。制氢活性见图2为292.27μmol·h-1·g-1，与图4中的比较例1和比较例2相比，制氢活性明显占优。
实施例4
将8.64g尿素和0.370g硼酸(n硼酸:n尿素＝1:24)加入40毫升去离子水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，然后将所得混合物移至研钵中研磨30分钟，研磨后的混合物放入25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后将50毫升的氧化铝坩埚放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，三个坩埚套装见图1，然后用微波炉加热45分钟即可得到x为1:24，t为45分钟的六方相氮化硼。制氢活性见图2为36.38μmol·h-1·g-1，与图4中的比较例1和比较例2相比，制氢活性明显占优。
实施例5
将8.64g尿素和0.370g硼酸(n硼酸:n尿素＝1:24)加入40毫升去离子水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，然后将所得混合物移至研钵中研磨30分钟，研磨后的混合物放入25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后将50毫升的氧化铝坩埚放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，三个坩埚套装见图1，然后用微波炉加热50分钟即可得到x为1:24，t为50分钟的六方相氮化硼。制氢活性见图2为35.78μmol·h-1·g-1，与图4中的比较例1和比较例2相比，制氢活性明显占优。
实施例6
将8.64g尿素和1.482g硼酸(n硼酸:n尿素＝1:6)加入40毫升去离子水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，然后将所得混合物移至研钵中研磨30分钟，研磨后的混合物放入25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后将50毫升的氧化铝坩埚放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，三个坩埚套装见图1，然后用微波炉加热35分钟即可得到t为35分钟，x为1:6的六方相氮化硼。制氢活性见图3为10.50μmol·h-1·g-1，与图4中的比较例1和比较例2相比，制氢活性占优。
实施例7
将8.64g尿素和0.741g硼酸(n硼酸:n尿素＝1:12)加入40毫升去离子水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，然后将所得混合物移至研钵中研磨30分钟，研磨后的混合物放入25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后将50毫升的氧化铝坩埚放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来,三个坩埚套装见图1，然后用微波炉加热35分钟即可得到t为35分钟，x为1:12的六方相氮化硼；制氢活性见图3为43.59μmol·h-1·g-1，与图4中的比较例1和比较例2相比，制氢活性明显占优。
实施例8
将8.64g尿素和0.247g硼酸(n硼酸:n尿素＝1:36)加入40毫升去离子水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，然后将所得混合物移至研钵中研磨30分钟，研磨后的混合物放入25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后将50毫升的氧化铝坩埚放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，三个坩埚套装见图1，然后用微波炉加热35分钟即可得到t为35分钟，x为1:36的六方相氮化硼。制氢活性见图3为268.42μmol·h-1·g-1，与图4中的比较例1和比较例2相比，制氢活性明显占优。
实施例9
将8.64g尿素和0.185g硼酸(n硼酸:n尿素＝1:48)加入40毫升去离子水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，然后将所得混合物移至研钵中研磨30分钟，研磨后的混合物放入25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后将50毫升的氧化铝坩埚放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，三个坩埚套装见图1，然后用微波炉加热35分钟即可得到t为35分钟，x为1:48的六方相氮化硼。制氢活性见图3为129.92μmol·h-1·g-1，与图4中的比较例1和比较例2相比，制氢活性明显占优。
比较例1
将8.64g尿素和0.370g硼酸混合，加入40毫升去离子水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌30分钟使其溶解，再将搅拌后的混合物放入65℃烘箱中烘干24个小时，所得混合物移至研钵中研磨30分钟，并转移至氧化铝船形坩埚中，放到高温管式炉中在氮气氛围下以10℃/min升温至900℃焙烧5小时。自然冷却后即得到六方相氮化硼。制氢活性见图4.XRD表征图谱见图5。
比较例2
购买的成品六方相氮化硼；制氢活性见图4.XRD表征图谱见图5。
催化剂的光催化制氢活性在北京泊菲莱科技有限公司的LabsolarⅢ-(AG)型制氢***上进行，北京仕为谱欣分析仪器有限公司的GC-7806型气相色谱仪进行产物氢气的检测。光源采用北京泊菲莱科技有限公司的PLS-SXE300UV光源(光源灯功率300W)。光催化制氢反应所用溶液为100ml甲醇溶液(20ml甲醇+80ml水)，催化剂用量0.1g。同时加入1mL浓度为1g/L的氯铂酸以促进光催化产氢性能。光催化活性测试总时长1.5h，每15min取样一次。催化剂制备时采用的微波加热装置为广东格兰仕微波生活电器制造有限公司生产的家用微波炉，规格型号为P70D20TL-D4，功率为700W，加热采用高火档。
图1为三个坩埚套装；以上实施例1～9以及比较例1～2的光催化制氢活性见图2、图3和图4，图2为尿素与硼酸的摩尔比例一定，在不同焙烧时间下的六方相氮化硼的制氢活性；图3为焙烧时间一定，比例(尿素与硼酸的摩尔比例)不同的六方相氮化硼的制氢活性。由评价结果可知，通过比较例1～2和实施例1～9的光催化活性，实施例2具备最好的光催化活性，其光催化制氢效率达到了355.98μmol·h-1·g-1,而商品化六方相氮化硼的制氢活性仅仅有0.7μmol·h-1·g-1，经以上比较进一步体现了微波法焙烧的六方相氮化硼的优越性(不仅制备方法简便，而且具有优良的制氢活性)；图5为比较例1、比较例2、实施例2的XRD表征图，通过XRD表征可以确定所制得的样品就是目标产物六方相氮化硼。
Claims (3)
1.一种光催化制氢催化剂，其特征在于：该催化剂为h-BN(x，t)，1/6≤x≤1/48，30min≤t≤50min，其中x是硼酸和尿素的比例，t是微波加热时间。
2.根据权利要求1所述的光催化制氢催化剂，其特征在于：x为1:24；t为35min。
3.权利要求1或2所述催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂的制备方法包括以下步骤：
a)称取硼酸和尿素，将其倒入装有去离子水的烧杯中，在磁力搅拌器上搅拌30分钟使其充分溶解；
b)将混合液移到烘箱中65℃烘干24小时，蒸干样品转移到研钵中研磨30分钟；
c)研磨后样品转移到25毫升的氧化铝坩埚中，再把它整体放到50毫升的氧化铝坩埚中并用硅酸铝覆盖起来，最后放到200毫升的氧化铝坩埚中并用氧化铜将它们覆盖起来，此坩埚套装转移到微波炉中加热30～50分钟即可以得到目标产物h-BN。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810586881.8A CN108714432B (zh) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 一种光催化制氢催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810586881.8A CN108714432B (zh) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 一种光催化制氢催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108714432A true CN108714432A (zh) | 2018-10-30 |
| CN108714432B CN108714432B (zh) | 2021-01-12 |
Family
ID=63911983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810586881.8A Active CN108714432B (zh) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | 一种光催化制氢催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108714432B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109529908A (zh) * | 2019-01-13 | 2019-03-29 | 大连理工大学 | 一种多孔g-C3N4材料的制备方法及其应用 |
| CN110201701A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 河北科技大学 | 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 |
| CN113856679A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-12-31 | 武汉纺织大学 | 一种硼掺杂铜氧化物催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114849752A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-05 | 湖南工商大学 | 六方氮化硼/花环状石墨型氮化碳异质结复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115445642A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-09 | 佛山科学技术学院 | 一种包覆型双功能催化剂及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104415786A (zh) * | 2013-09-04 | 2015-03-18 | 安徽大学 | 微波加热快速制备类石墨结构氮化碳材料 |
| CN105293453A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-03 | 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 |
| CN105772056A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-07-20 | 成都理工大学 | 石墨相碳化氮光催化材料的制备方法及其用途 |
| CN107827090A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-03-23 | 张家港市东大工业技术研究院 | 一种六方氮化硼晶须的微波合成方法 |
-
2018
- 2018-06-08 CN CN201810586881.8A patent/CN108714432B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104415786A (zh) * | 2013-09-04 | 2015-03-18 | 安徽大学 | 微波加热快速制备类石墨结构氮化碳材料 |
| CN105293453A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-03 | 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 |
| CN105772056A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-07-20 | 成都理工大学 | 石墨相碳化氮光催化材料的制备方法及其用途 |
| CN107827090A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-03-23 | 张家港市东大工业技术研究院 | 一种六方氮化硼晶须的微波合成方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ALIYAR MAHDIZADEH，ET AL: ""Microwave-assisted rapid synthesis of grapheme analogue hexagonal boron nitride (h-BN) nanosheets and their application for the ultrafast and selective adsorption of cationic dyes from aqueous solutions"", 《RSC ADV.》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109529908A (zh) * | 2019-01-13 | 2019-03-29 | 大连理工大学 | 一种多孔g-C3N4材料的制备方法及其应用 |
| CN110201701A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 河北科技大学 | 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 |
| CN114751388A (zh) * | 2019-06-14 | 2022-07-15 | 河北科技大学 | 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 |
| CN113856679A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-12-31 | 武汉纺织大学 | 一种硼掺杂铜氧化物催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114849752A (zh) * | 2022-04-26 | 2022-08-05 | 湖南工商大学 | 六方氮化硼/花环状石墨型氮化碳异质结复合光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115445642A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-09 | 佛山科学技术学院 | 一种包覆型双功能催化剂及其制备方法和应用 |
| CN115445642B (zh) * | 2022-09-19 | 2023-10-03 | 佛山科学技术学院 | 一种包覆型双功能催化剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108714432B (zh) | 2021-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108714432A (zh) | 一种光催化制氢催化剂及其制备方法 | |
| CN109569691B (zh) | 硼掺杂氮化碳的制备方法及其产品和应用 | |
| Zhao et al. | In situ preparation of Mn0. 2Cd0. 8S‐diethylenetriamine/porous g‐C3N4 S‐scheme heterojunction with enhanced photocatalytic hydrogen production | |
| CN104724673B (zh) | 一种提高太阳能热化学燃料制取速度和效率的***及方法 | |
| CN108706559A (zh) | 一种石墨相氮化碳材料的制备方法 | |
| CN113042090B (zh) | 一种具有电荷传递链的非金属光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106140242A (zh) | 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 | |
| CN113842935B (zh) | 一种碳化物改性Ni基有序介孔硅催化材料的制备方法及其应用 | |
| CN108588751A (zh) | 氧族钴基催化剂、制备方法及电催化析氧应用 | |
| CN106824279A (zh) | 一种能光催化裂解水的金属有机框架材料及其制备方法 | |
| CN115591582B (zh) | 一种MOF-303/g-C3N4异质结材料及其制备方法与应用 | |
| CN106914266B (zh) | 一种快速降解污染物的g-C3N4复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN109695966B (zh) | 一种选择性吸光材料的新用途及新型光热*** | |
| CN102069006A (zh) | 光催化金属-分子筛复合催化剂及其制备方法 | |
| Li et al. | Alkali metal-modified crystalline carbon nitride for photocatalytic nitrogen fixation | |
| CN110694664A (zh) | 一种石墨相氮化碳/石墨烯复合光催化剂制备方法及应用 | |
| CN112479248B (zh) | 一种锶空位可调的钛酸锶的制备方法及其在光催化制氢领域的应用 | |
| CN101822987B (zh) | 碘化氢催化分解用活性炭的添加活性金属改性的方法 | |
| CN111330625A (zh) | 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN109529908A (zh) | 一种多孔g-C3N4材料的制备方法及其应用 | |
| CN109876813A (zh) | 一种铜锌复合催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN115155657A (zh) | 一种光催化材料及其制备方法与应用 | |
| CN104477910A (zh) | 一种光热化学循环分解二氧化碳制备一氧化碳的方法 | |
| CN106517357B (zh) | 微波辅助合成BaCo1-xFexO3-δ钙钛矿载氧体的制备方法 | |
| CN112226230A (zh) | 一种亲水性固态上转换发光材料及其制备方法和在光解水制氢反应中的应用 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |