[发明专利]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

说明书

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。

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.]。