[发明专利]一种含不同价态钴的纳米光催化剂、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种含不同价态钴的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，该方法以不含氮的Co-MOF纳米球作为前体，采用二氰二胺作为助剂；

将所述的Co-MOF纳米球在惰性气氛中进行煅烧，获得Co-C纳米光催化剂；

或将所述的Co-MOF纳米球在惰性气氛中进行煅烧，获得Co-C纳米光催化剂，然后将所述的Co-C纳米光催化剂在空气中进行煅烧，通过控制煅烧温度和煅烧时间，制备获得(CoO+Co₃O₄)-C纳米光催化剂或Co₃O₄-C纳米光催化剂。

2.如权利要求1所述的含不同价态钴的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，将所述的Co-C纳米光催化剂在空气中进行煅烧，将煅烧温度控制在190℃～210℃，煅烧时间为10min～25min，获得(CoO+Co₃O₄)-C纳米光催化剂；

或将所述的Co-C纳米光催化剂在空气中进行煅烧，将煅烧温度控制在190℃～210℃，煅烧时间为45min～150min，获得Co₃O₄-C纳米光催化剂。

3.如权利要求1所述的含不同价态钴的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，所述的不含氮的Co-MOF纳米球的制备过程为：将等摩尔量的Co(Ac)₂·4H₂O和间苯二甲酸加入干净的反应容器中，再倒入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌混合后，在120℃的恒温油浴中反应120min后获得混合物，待所述的混合物降至室温后，离心收集混合物的沉淀，将所述的沉淀用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤数次后进行真空干燥，获得Co-MOF纳米球。

4.如权利要求1所述的含不同价态钴的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括步骤一和步骤二；或该方法包括步骤一、步骤二和步骤三；或该方法包括步骤一、步骤二和步骤四；

步骤一，制备不含氮的Co-MOF纳米球：

将等摩尔量的Co(Ac)₂·4H₂O和间苯二甲酸加入干净的反应容器中，再倒入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌混合后，在120℃的恒温油浴中反应120min后获得混合物，待所述的混合物降至室温后，离心收集混合物的沉淀，将所述的沉淀用N,N-二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤数次后进行真空干燥，获得Co-MOF纳米球；

步骤二，制备Co-C纳米光催化剂：

将步骤一所述的Co-MOF纳米球研碎后，放置于石英舟的下风向一端，石英舟的上风向一端放置助剂二氰二胺，所述的二氰二胺的质量为Co-MOF纳米球质量的0.5～2.5倍；采取450℃～800℃的煅烧温度和1～10℃/min升温速率，煅烧时间的范围为30min～240min，在氩气气氛保护下进行煅烧，获得Co-C纳米光催化剂；

步骤三，制备(CoO+Co₃O₄)-C纳米光催化剂：

将步骤二所述的Co-C纳米光催化剂在空气中进行煅烧，将煅烧温度控制在190℃～210℃，升温速率为1～5℃/min，煅烧时间为10min～25min，获得(CoO+Co₃O₄)-C纳米光催化剂；

步骤四，制备Co₃O₄-C纳米光催化剂：

将步骤二所述的Co-C纳米光催化剂在空气中进行煅烧，将煅烧温度控制在190℃～210℃，升温速率为1～5℃/min，煅烧时间为45min～150min，获得Co₃O₄-C纳米光催化剂。

5.如权利要求4所述的含不同价态钴的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述的二氰二胺的质量为Co-MOF纳米球质量的1倍；所述的煅烧温度为500℃，所述的升温速率为2℃/min，所述的煅烧时间为120min。

6.如权利要求4所述的含不同价态钴的纳米光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述的煅烧温度为200℃，所述的升温速率为2℃/min，所述的煅烧时间为15min。