[发明专利]一种铌类化合物光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铌类化合物光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化剂技术领域。所述制备方法包括如下步骤：将含铌化合物加入到熔融状态的葡萄糖‑脲中，待其溶解后，继续搅拌10‑60min，然后将混合溶液转移至水热反应釜中，于180‑220℃反应12‑48h，将得到的混合物研磨后于300‑500℃惰性气氛中焙烧3‑8h，即可得到所述催化剂。本发明方法操作简单、催化剂结构性质稳定、易于重复，所得铌化合物(Nb₂O₅@C)具有优异的催化活性，可大规模制备。

技术领域

本发明涉及一种铌类化合物光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化剂技术领域。

背景技术

随着社会的快速发展，环境污染问题凸显。有机合成染料是重要的环境污染源之一，被广泛用于各种工业，如纺织、皮革、造纸等。因此，寻求一种可以将各种化学污染物进行无害化处理是环境问题治理的关键。

光催化技术作为一种理想的新兴环境治理技术，为解决环境问题提供了很好的选择。光催化环境净化技术主要是通过利用光催化剂并在可见光照射下与环境中的污染成分发生催化反应，生成无害的二氧化碳和水，从而减轻对环境的影响。氧化铌是一种典型的N型半导体，带隙宽度3.4-4.0eV，具有优于氧化钛的化学和热力学稳定性，极具光催化潜能。然而，研究表明，催化剂的酸性和氧化性对挥发性有机物的降解至关重要。氧化铌作为催化剂具有丰富的酸性中心和一定的氧化性，被广泛用于酸催化反应和氧化还原反应，现有铌类化合物光催化剂多是与其他金属或者组分掺杂，制备过程较为复杂。此外，传统光催化降解挥发有机物多采用负载型贵金属催化剂，价格高昂，开发新型廉价的高性能催化材料具有重要的经济意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铌类化合物光催化剂的制备方法，本合成方法采用更加经济实用的铌作为活性组分，采用糖-脲法将铌负载在活性炭上，所得Nb₂O₅@C不仅经济成本低廉，且对挥发性有机气体具有较宽的应用范围，可同时消除多种有机气体污染物。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明第一个目的是提供一种铌类化合物光催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将含铌化合物加入到熔融状态的葡萄糖-脲中，待其溶解后，继续搅拌10-60min，然后将混合溶液转移至水热反应釜中，于180-220℃反应12-48h，将得到的混合物研磨后于300-500℃惰性气氛中焙烧3-8h，即可得到所述催化剂。

优选的，所述制备方法中，葡萄糖与脲的质量比为100:1～1:10先放入容器中在50-200℃下，搅拌10-60min，使其熔化，再加入含铌化合物搅拌，形成均匀的溶液。

优选的，所述含铌化合物可为：草酸铌、氯化铌、乙醇氧铌等中一种或几种，优选草酸铌。

优选的，所述制备方法中，葡萄糖和含铌化合物的质量比为100:1～1:10。

优选的，所述惰性气氛所用的气体包括氮气、氩气或氦气中的任一种。

本发明的第二个目的是提供上述制备方法制备得到的铌类化合物光催化剂。

本发明的第三个目的是提供一种降解吸附有机物的方法，所述方法以上述铌类化合物光催化剂作为催化剂。

优选的，所述有机物包括但不限于烃类、苯系物、含硫有机物。

本发明的第四个目的是提供上述催化剂或制备方法在环境领域的应用。

本发明的技术效果：

(1)本发明方法简便、易于操作，制备的铌类化合物分散性良好，具有优异的催化活性。与氧化铌相比，以甲苯作为VOCs代表进行性能测试，甲苯降解率增加30％以上，且催化剂重复循环使用12h次后，活性仍在90％以上。