[发明专利]类石墨烯结构的S-C3

说明书

本发明提供了一种硫掺杂的类石墨烯结构的S‑C3N4高效可见光合成氨催化剂的制备方法，包括以下步骤：将硫脲与尿素按一定比例混合，在高温瓷舟中放置均匀混合之后的混合物，然后用瓷舟盖板盖住高温瓷舟；将所述高温瓷舟置于马弗炉中，在气体气氛进行煅烧，得到硫掺杂的类石墨烯结构的S‑C3N4催化剂。制备的硫掺杂的类石墨烯结构的S‑C3N4催化剂的可见光合成氨效率较高。在常温常压和可见光或直接太阳辐射下，基于硫掺杂的类石墨烯结构的S‑C3N4催化剂将N2还原成NH3是极有潜力和希望的新途径。

技术领域

本发明涉及光催化合成氨技术领域，尤其涉及一种硫掺杂的类石墨烯结构的S-C3N4高效可见光合成氨催化剂及其制备方法。

背景技术

能源是人类社会生存和发展的源泉，氨是重要的无机化工产品之一，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。随着经济的发展和人口的增多，农业上使用的氮肥如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都以氨为原料。合成氨是大宗化工产品，世界每年合成氨产量已达1亿吨以上，其中约80％用于化学肥料，20％用作其它化工产品的原料。而氨气，作为一种清洁、高能量密度能源，是最理想的能源。对于氨气的利用来说，其规模化制备是氨气利用的基础。目前制氨气的方法主要为利用氮气与氢气直接合成氨，其中高温高压制氨法的能耗大，污染严重，并不利于可持续性的氨气能源的获取。而以水和氮气为原料利用光催化的方法制备氨气与之相比要更加安全，高效，环保，可持续。

到目前为止利用光催化产氨需要的催化剂大部分都是通过实验室小规模合成制备得到的，其主要合成方法有水热法、高温煅烧、气相沉积等制备途径。这些方法大多耗能较高或者产量太小，无法进行大规模的运用。同时，氮气是非常稳定的一种单质—它是一种惰性气体。氮气的三根化学键(两个π键和一个σ键)非常难断裂，导致固氮的效率非常低。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种硫掺杂的类石墨烯结构的S-C3N4高效可见光合成氨催化剂及其制备方法，制备的硫掺杂的类石墨烯结构的S-C3N4具有较高的催化活性。

为解决以上问题，本发明提供了一种硫掺杂的类石墨烯结构的S-C3N4高效可见光合成氨催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将硫脲与尿素按一定比例混合，在高温瓷舟中放置均匀混合之后的混合物，然后用瓷舟盖板盖住高温瓷舟；

将所述高温瓷舟置于马弗炉中，在气体气氛中进行煅烧，得到硫掺杂的类石墨烯结构的S-C3N4催化剂。

所述的硫脲与尿素的质量比为(1～10)：1。

所述的混合处理的方式为研磨、球磨和机械搅拌中的一种或多种。

所述的马弗炉升温速度为5～10℃/min。

所述的煅烧温度为400～600℃。

所述的煅烧时间为煅烧1～6小时。

所述的气体气氛为氧气、空气、氮气和氩气中的一种或多种。

所述的高温瓷舟为石英、Al2O3、Si3N4或BN材质。