[发明专利]SnNb2

说明书

本发明公开了SnNb₂O_(6‑x)N_x及其与金属单原子纳米复合材料的制备方法与应用，SnNb₂O_6‑xN_x的制备方法包括以下步骤：(1)将尿素与水混匀，再加入铌酸锡纳米片，超声后进行水热反应；(2)将水热反应得到的产物经干燥处理后置于NH₃和N₂的混合气氛下，加热焙烧得到SnNb₂O_6‑xN_x纳米片。本发明通过氮取代铌酸锡晶格氧形成空位得到所述SnNb₂O_6‑xN_x，利用SnNb₂O_6‑xN_x中的空位锚定金属原子，可提高金属单原子的稳定性，制备得到具有高催化活性、稳定性的单原子M‑SnNb₂O_6‑xN_x纳米复合材料，M为铂、钯、铜、钌或铋；本发明制备的纳米复合材料具有可见光响应，可作为可见光光催化剂应用于光催化降解有机污染物、光解水产氢、CO₂还原以及各类异相催化反应等。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体涉及SnNb₂O_6-xN_x及其与金属单原子纳米复合材料的制备方法与应用。

背景技术

自20世纪70年代以来，随着工业化社会的飞速发展，日益加剧的环境污染和能源紧缺成为人类发展面临的两大难题。为了落实人类社会的可持续发展的目标，开发环境友好型的新技术和找寻可替代的清洁能源成为目前最迫切任务。半导体光催化技术是实现上述两大任务的最有前景的技术之一。然而，该工艺的核心在于开发新型稳定的半导体光催化材料。

铌酸锡(SnNb₂O₆)作为一种典型的二维(2D)纳米材料，其优势在于它的价带由Sn5s和O 2p杂化轨道共同构成，这使得它的价带顶位置往往比由纯O 2p构成的铌酸盐更负，这种独特的带隙结构使它能够成功捕获可见光，从而发生可见光催化反应；但单一的铌酸锡材料存在光生电子-空穴复合严重、光吸收能力弱的问题，严重制约了其作为光催化剂的使用。

贵金属负载是提高半导体光催化性能的有效手段，但是这类催化剂的价格昂贵，贮量稀少，严重限制其商业化的广泛应用。显然，降低单一贵金属的使用，发展简单、绿色的方法制备高效的析氢催化剂已极为重要。单原子催化剂的研发可以最大限度提高贵金属利用率，在光催化领域具有巨大的应用前景。然而，金属单原子位点结构不稳定性，且在制备和催化反应过程中常常伴随单原子位点的迁移和团聚现象，严重限制了此类材料的应用与发展。

因此，目前亟需构筑一种低成本、稳定性好且具有高催化活性的可见光催化剂，以用于光催化降解有机污染物、光解水产氢、CO₂还原以及各类异相催化反应等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供SnNb₂O_6-xN_x及其与金属单原子纳米复合材料的制备方法与应用，通过氮取代铌酸锡晶格氧形成空位，再利用空位锚定贵金属单原子，提高贵金属单原子的稳定性，得到高催化活性的单原子 M-SnNb₂O_6-xN_x纳米复合材料。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

本发明第一方面提供了一种SnNb₂O_6-xN_x纳米片的制备方法，0x6，包括以下步骤：

(1)将尿素与水混匀，再加入铌酸锡纳米片，超声处理后进行水热反应；