[发明专利]环保简便制备Ta3

说明书

本发明属于纳米材料制备领域与应用领域，尤其涉及一种环保简便制备Ta3N5光催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1.向甲醇中加入五氯化钽，搅拌，制得溶液A；S2.向溶液A中加入尿素和二氧化硅，搅拌至溶液呈凝胶状；S3.保护气体条件下，将上述凝胶状溶液加热至600℃，保温，制得溶液B；S4.向溶液B中加入去离子水进行离心处理，得到沉淀物C；S5.将沉淀物C清洗，沥干，制得Ta₃N₅前驱体；S6.保护气体条件下，将步骤S5中所述Ta₃N₅前驱体加热至750℃，保温，制得终产物Ta₃N₅光催化剂。本发明方法简单、环保、催化效果明显等优点；此催化剂对可见光催化分解水产生氢气具有潜在应用价值。

【技术领域】

本发明属于纳米材料的制备及应用领域，尤其涉及一种简便、环保制备Ta₃N₅光催化剂的方法。

【背景技术】

随着能源的枯竭，人类对能源的需求随着经济的发展日益增加。氢气具有高效、清洁、绿色等优点^[1-2]。自从1972年Fujishima与Honda报道了TiO₂单晶电极光解水产氢现象以来。光解水产氢利用太阳光作为能源，引起了科研工作者的关注。光催化产氢领域研究较多的催化剂为TiO₂。TiO₂具有价格低廉、无毒等优点。但是TiO₂的带隙能较大(Eg＝3.2eV),故只能在紫外光区有光化学活性。但紫外光只能在太阳光谱中占5％。所以开发出在可见光下具有光化学响应的催化剂具有重要的应用价值。Ta₃N₅带隙为2.1eV，其价带位置比水的氧化电位更正，导带位置比水的还原电位更负^[3]。所以Ta₃N₅材料不仅满足光催化分解水的必要条件，而且对可见光有良好的吸收，此材料在光催化产氢领域具有广阔的应用前景。现在制备Ta₃N₅的方法主要以Ta₂O₅为原料，通过氨气氮化的高温气固相反应。此制备方法使用到的氨气对人体有毒害作用，并且严重破坏环境,而且制备工艺较为复杂。所以一种环保且简便制备Ta₃N₅的方法是十分具有应用意义的。

[1]Ahmed M,Xinxin G..A review of metal oxynitrides for photocatalysis[J].Inorganic Chemistry Frontiers,2016,3(5).

[2]Adnan M A B,Arifin K,Minggu L J,et al.Titanate-based perovskitesfor photochemical and photoelectrochemical water splitting applications:Areview[J].International journal of hydrogen energy,2018,43(52):23209-23220.

[3]Yu Qi,Shanshan Chen,Mingrun Li,et al.Achievement of visible-light-driven Z-scheme overall water splitting using barium-modified Ta₃N₅ as a H₂-evolving photocatalyst[J].Chemical Science,8.

【发明内容】

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种环保且便捷制备Ta₃N₅光催化剂的方法，该方法简单易行，所制备的Ta₃N₅催化剂在光催化产氢领域具有广阔的应用前景。