CN109999878A - 用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂及其制备方法 - Google Patents
用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109999878A CN109999878A CN201910299041.8A CN201910299041A CN109999878A CN 109999878 A CN109999878 A CN 109999878A CN 201910299041 A CN201910299041 A CN 201910299041A CN 109999878 A CN109999878 A CN 109999878A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ceo
- doped
- composite catalyst
- metal
- nitrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 70
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 title description 3
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 89
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 70
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 65
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical group [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 6
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 5
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P ceric ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Ce+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 2
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract description 4
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 60
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 24
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 16
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011943 nanocatalyst Substances 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004577 artificial photosynthesis Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010757 Reduction Activity Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012702 metal oxide precursor Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/06—Halogens; Compounds thereof
- B01J27/128—Halogens; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/613—10-100 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
- B01J35/615—100-500 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/63—Pore volume
- B01J35/633—Pore volume less than 0.5 ml/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/63—Pore volume
- B01J35/635—0.5-1.0 ml/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/63—Pore volume
- B01J35/638—Pore volume more than 1.0 ml/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/643—Pore diameter less than 2 nm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/64—Pore diameter
- B01J35/647—2-50 nm
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/40—Carbon monoxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2523/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00
- C07C2523/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper
- C07C2523/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups C07C2523/02 - C07C2523/36
- C07C2523/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group C07C2521/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups C07C2523/02 - C07C2523/36 with rare earths or actinides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2527/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- C07C2527/06—Halogens; Compounds thereof
- C07C2527/128—Compounds comprising a halogen and an iron group metal or a platinum group metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2527/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- C07C2527/24—Nitrogen compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4‑CeO2复合催化剂及其制备方法，该非金属元素掺杂Co3O4‑CeO2复合催化剂由活性组分和掺杂剂组成，所述的活性组分为Co3O4‑CeO2，掺杂剂为非金属元素。其制备过程即将含有非金属元素的化合物和含钴、铈的金属硝酸盐在去离子水中搅拌溶解后再缓慢风干，将风干后所得到的固体粉末在空气氛围下高温煅烧，自然降温即得到非金属元素掺杂Co3O4‑CeO2复合催化剂。该复合催化剂不仅具有较高的比表面积、丰富的纳米孔结构、窄的带隙宽度和可见光吸收性能，在光催化转化CO2方面表现出了很高的活性和选择性，而且制备方法也相对简单，易于扩大。
Description
技术领域
本发明涉及一种非金属元素掺杂复合催化剂，特别涉及一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂及其制备方法，属于光催化剂及其制备技术领域。
背景技术
随着工业的飞速发展，大气中二氧化碳的含量渐渐增加，对自然环境和地球生态的影响日趋严重，因而减少二氧化碳的排放和选择性削减大气中二氧化碳的含量已成为全球经济发展，新能源和高科技环保技术开发的一大现实和战略课题之一。作为主要温室气体的CO2是丰富的碳源，具有廉价、稳定、不燃烧等优点，因此将CO2低能耗、高效率的转化为有用的化学物质和产品如一氧化碳，甲烷，甲醇，乙醇，乙烯等，不仅可以减少大气中CO2的含量，而且还可以缓解全球能源危机，实现可持续发展。
目前将CO2转化为有用的化学物质，以实现CO2再资源化利用的研究已取得了一定的进展。采用的方法主要有生物法、物理法、物理化学法和化学法，其中化学法是人工大量利用CO2的主要方法。用化学方法给CO2加氢主要有三种方式：一是CO2与H2反应生成等摩尔量的C化学品；二是CO2与CH4反应生成合成气和低碳烃等；三是CO2与H2O反应生成烃、醇类有机燃料。前两种方法虽然技术较为成熟，但要消耗有用的H2与CH4，并不是非常的经济；后一种方法原料为燃料燃烧的最终产物CO2和水、价廉易得，但在理论和技术上还处于探索阶段，是目前研究的热点。由于CO2是有机化合物的最终氧化产物，需要额外提供大量的能量才能使逆反应发生，因此上述的加氢过程都要有足够的能量补充。将CO2、水在太阳能作用下转化为一氧化碳、甲烷等燃料气体，就能以较低的代价将太阳能转变为化学能，从而得到可再生、无污染有机燃料，形成可再生能源作用下碳资源的大循环，最终实现人工光合作用下地球可持续发展的美好前景。
利用半导体光催化剂来实施CO2与水的资源化反应始于1979年，Inoue等利用粉末状半导体WO3、TiO2、ZnO、CdS、GaP和SiC等作为光催化剂、以氙灯或汞灯为光源、H2O作为氢源、光还原CO2，产生甲酸(HCOOH)、甲醛(HCHO)、甲醇(CH3OH)和痕量甲烷(CH4)，由此拉开了半导体光催化CO2与H2O反应生成烃、醇类有机燃料研究的序幕。2002年，Tseng等通过sol-gel的方法将Cu负载在TiO2表面制成Cu/TiO2催化剂并将其用于光催化还原CO2制甲醇的研究，实验结果表明Cu负载的TiO2催化剂活性要大大好于贵金属（如Pt、Ag等）负载的TiO2催化剂。最近，Slamet等合成了不同价态铜物种（Cu0, Cu+1, 或Cu+2）掺杂的TiO2催化剂，并系统考查了三种催化剂光催化还原CO2与H2O反应生成甲醇的性能，发现CuO(即Cu+2物种)掺杂的TiO2催化剂具有最高的光催化还原活性。
然而，到目前为止尚未见关于非金属掺杂改性的复合半导体氧化物材料用于光催化还原CO2资源化转化利用的相关专利报道。
发明内容
本发明的目的之一是改进传统CeO2半导体催化剂在光催化转化CO2和H2O反应生成燃料活性和选择性不高等技术问题而提供的一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，具有较高的比表面积、丰富的纳米孔结构、窄的带隙宽度和可见光吸收性能，可大大提高了光催化还原CO2与H2O反应生成燃料活性和选择性。
本发明的目的之二是提供上述的一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，所述的复合催化剂由活性组分和掺杂剂组成，所述的活性组分为Co3O4-CeO2，掺杂剂为非金属元素；所述Co3O4-CeO2活性组分中Co3O4/CeO2摩尔比为0.1-2：1；所述非金属元素为氮、硫、硼、氟中的一种或两种非金属的混合。
作为优选，所述用于光催化还原CO2的非金属掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂的比表面积为10-200m2/g，孔径为1-30 nm，孔体积为0.05-1.85 cm3/g。
作为优选，非金属元素掺杂剂与Co3O4-CeO2活性组分的摩尔比为1：11.1-22.5。
一种所述的用于光催化还原CO2的非金属掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂的制备方法，该制备方法包含如下步骤：
（1）、将含有目标非金属元素的化合物和含钴、铈的金属硝酸盐溶于去离子水中，得到前驱体混合溶液，搅拌混合0.5-6h，然后在30-100℃的温度下风干，得第一粉末；
所述的含有非金属元素的化合物为尿素、硫脲、硼酸、氟化铵中的一种或两种的混合物；
所述的含有非金属元素的化合物兼具造孔剂的功能；
所述的含钴金属硝酸盐为硝酸钴；所述的含铈金属硝酸盐为硝酸铈、硝酸铈铵中的一种或两种的混合物；
上述所用的含有非金属元素的化合物、金属硝酸盐和去离子水的量，按金属硝酸盐：含非金属元素的化合物：去离子水为2-40mmol:20-300mmol:10-100ml 的比例计算；
（2）、将步骤（1）中得到的第一粉末置于马弗炉中，在氧气氛围下以1-20℃/min的升温速率升温至为200-800℃进行煅烧1-12h，自然降温即得到光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂。
作为优选，风干的温度是40-70℃。
作为优选，煅烧温度为400-550℃。
作为优选，煅烧时间为1-6 h。
本发明的有益效果是：本发明提供的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，是以Co3O4-CeO2为活性组分，非金属元素为掺杂剂。特别是在制备过程中含有非金属元素的化合物可以作为造孔剂使具备高的比表面积、丰富的纳米孔结构等特性。与传统的氮掺杂CeO2催化剂相比，大大提高了光催化还原CO2与H2O反应生成燃料活性和选择性。
本发明的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂具有较高的比表面积、丰富的纳米孔结构、窄的带隙宽度和可见光吸收性能，可大大提高了光催化还原CO2与H2O反应生成燃料活性和选择性，该催化剂在25℃下光催化还原CO2和H2O反应8h生成一氧化碳和甲烷的产率分别为90-210umol/g-cat.和60-140umol/g-cat.。
本发明提供的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂与传统氮掺杂CeO2催化剂相比，不仅具有更高的比表面积、更丰富的纳米孔结构，而且表现出了更高的催化还原CO2的性能。进一步，本发明提供的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂的制备方法，以含有非金属元素的化合物为造孔剂和非金属元素前驱体，含钴、铈硝酸盐为金属氧化物前驱物，制备过程中将含有非金属元素的化合物和含钴、铈硝酸盐在去离子水中搅拌溶解后缓慢风干，将风干后所得到的固体粉末在空气氛围下高温煅烧，自然降温即得到非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，因此其制备方法具有操作简单，过程重复性好等特点。
附图说明
图1是本发明实施例1非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂的透射电镜照片；
图2是实施例1非金属氮元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂与传统的氮掺杂CeO2纳米催化剂光催化还原CO2与H2O反应8h后生成CO (a)和CH4 (b) 产率的对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂制备方法，具体步骤是：
（1）、将10g含非金属元素的化合物、1.5 mmol硝酸钴、以及5 mmol硝酸铈溶于20ml去离子水中，得到前驱体混合溶液，然后将所得的混合物转入培养皿中，40℃条件下风干，得第一粉末；
所述含非金属元素的化合物为尿素；
上述所用的含非金属元素的化合物、金属硝酸盐和去离子水的量，按硝酸铈：含非金属元素的化合物：去离子水为6.5 mmol:166.7mmol:20ml；
（2）、将步骤（1）中得到的第一粉末置于马弗炉中，在氧气氛围下以5℃/min的升温速率升温至为400℃进行煅烧4h，自然降温后得到的粉末即为非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，由活性组分和掺杂剂组成，所述的活性组分为Co3O4-CeO2，掺杂剂为非金属元素。
活性组分Co3O4-CeO2中Co3O4/CeO2摩尔比为0.1：1；
非金属元素：Co3O4-CeO2的摩尔比为3:50；所述的非金属元素为氮元素。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂经检测(所用仪器：贝士德，3H-2000PS4型比表面积及孔径分析仪)，其比表面积为90 m2/g，孔径为2.6nm，孔体积为 0.86 cm3/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化CO2与H2O反应合成一氧化碳，反应8小时后得到的一氧化碳产率为120μmol/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化还原CO2与H2O反应合成甲烷，反应8小时后得到的甲烷产率为93μmol/g。
实施例1制备的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂的透射电镜照片见图1，从电镜照片图中可以看出该复合催化剂具有片状形貌且表面存在大量规则的介孔。
实施例1非金属氮元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂与传统的氮掺杂CeO2纳米催化剂光催化还原CO2与H2O反应8h后生成CO (a)和CH4 (b) 产率的对比图如图2所示，从图中可以看出非金属氮元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂具有更高光催化还原CO2与H2O反应活性，其总体活性比传统的氮掺杂CeO2纳米催化剂高2-3倍。
实施例2
一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂制备方法，具体步骤是：
（1）、将8g含非金属元素的化合物、7.5 mmol硝酸钴、以及5 mmol硝酸铈溶于25ml去离子水中，得到前驱体混合溶液，然后将所得的混合物转入培养皿中，50℃条件下风干，得第一粉末；
所述含非金属元素的化合物为硫脲；
上述所用的含非金属元素的化合物、金属硝酸盐和去离子水的量，按金属硝酸盐：含非金属元素的化合物：去离子水为12.5mmol:105.3mmol:25ml；
（2）、将步骤（1）中得到的第一粉末置于马弗炉中，在氧气氛围下以15℃/min的升温速率升温至为450℃进行煅烧3h，自然降温后得到的粉末即为非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，由活性组分和掺杂剂组成，所述的活性组分为Co3O4-CeO2，掺杂剂为非金属元素。
活性组分Co3O4-CeO2中Co3O4/CeO2摩尔比为0.5：1；
非金属元素：Co3O4-CeO2的摩尔比为2:45；
所述的非金属元素为硫元素。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂经检测(所用仪器：贝士德，3H-2000PS4型比表面积及孔径分析仪)，其比表面积为76 m2/g，孔径为6.7nm，孔体积为 0.56 cm3/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化CO2与H2O反应合成一氧化碳，反应8小时后得到的一氧化碳产率为156μmol/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化还原CO2与H2O反应合成甲烷，反应8小时后得到的甲烷产率为87μmol/g。
实施例3
一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂制备方法，具体步骤是：
（1）、将10g含非金属元素的化合物、15 mmol硝酸钴、以及5 mmol硝酸铈溶于40ml去离子水中，得到前驱体混合溶液，然后将所得的混合物转入培养皿中，60℃条件下风干，得第一粉末；
所述含非金属元素的化合物为尿素和硫脲，其质量比为1:1；
上述所用的含非金属元素的化合物、金属硝酸盐和去离子水的量，按金属硝酸盐：含非金属元素的化合物：去离子水为20 mmol:149.1mmol:40ml；
（2）、将步骤（1）中得到的第一粉末置于马弗炉中，在氧气氛围下以10℃/min的升温速率升温至为500℃进行煅烧1.5h，自然降温后得到的粉末即为非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，由活性组分和掺杂剂组成，所述的活性组分为Co3O4-CeO2，掺杂剂为非金属元素。
活性组分Co3O4-CeO2中Co3O4/CeO2摩尔比为1：1；
非金属元素：Co3O4-CeO2的摩尔比为3.5:51；
所述的非金属元素为氮元素和硫元素。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂经检测(所用仪器：贝士德，3H-2000PS4型比表面积及孔径分析仪)，其比表面积为101 m2/g，孔径为4.2nm，孔体积为 0.77 cm3/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化CO2与H2O反应合成一氧化碳，反应8小时后得到的一氧化碳产率为149μmol/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化还原CO2与H2O反应合成甲烷，反应8小时后得到的甲烷产率为66μmol/g。
实施例4
一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂制备方法，具体步骤是：
（1）、将5g含非金属元素的化合物、13.5 mmol硝酸钴、以及3 mmol硝酸铈溶于15ml去离子水中，得到前驱体混合溶液，然后将所得的混合物转入培养皿中，70℃条件下风干，得第一粉末；
所述含非金属元素的化合物为硼酸；
上述所用的含非金属元素的化合物、金属硝酸盐和去离子水的量，按金属硝酸盐：含非金属元素的化合物：去离子水为16.5mmol:80.6mmol:15ml；
（2）、将步骤（1）中得到的第一粉末置于马弗炉中，在氧气氛围下以15℃/min的升温速率升温至为400℃进行煅烧5h，自然降温后得到的粉末即为非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，由活性组分和掺杂剂组成，所述的活性组分为Co3O4-CeO2，掺杂剂为非金属元素。
活性组分Co3O4-CeO2中Co3O4/CeO2摩尔比为1.5：1；
非金属元素：Co3O4-CeO2的摩尔比为6:67；
所述的非金属元素为硼元素。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂经检测(所用仪器：贝士德，3H-2000PS4型比表面积及孔径分析仪)，其比表面积为55 m2/g，孔径为15.8nm，孔体积为 0.44 cm3/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化CO2与H2O反应合成一氧化碳，反应8小时后得到的一氧化碳产率为187μmol/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化还原CO2与H2O反应合成甲烷，反应8小时后得到的甲烷产率为132μmol/g。
实施例5
一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂制备方法，具体步骤是：
（1）、将10g含非金属元素的化合物、15 mmol硝酸钴、以及2.5 mmol硝酸铈铵溶于70ml去离子水中，得到前驱体混合溶液，然后将所得的混合物转入培养皿中，70℃条件下风干，得第一粉末；
所述含非金属元素的化合物为氟化铵；
上述所用的含非金属元素的化合物、金属硝酸盐和去离子水的量，按金属硝酸盐：含非金属元素的化合物：去离子水为17.5 mmol:270.3mmol:70ml；
（2）、将步骤（1）中得到的第一粉末置于马弗炉中，在氧气氛围下以10℃/min的升温速率升温至为550℃进行煅烧1h，自然降温后得到的粉末即为非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，由活性组分和掺杂剂组成，所述的活性组分为Co3O4-CeO2，掺杂剂为非金属元素。
活性组分Co3O4-CeO2中Co3O4/CeO2摩尔比为2：1；
非金属元素：Co3O4-CeO2的摩尔比为2:37；
所述的非金属元素为氟元素。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂经检测(所用仪器：贝士德，3H-2000PS4型比表面积及孔径分析仪)，其比表面积为77 m2/g，孔径为1.6nm，孔体积为 0.43 cm3/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化CO2与H2O反应合成一氧化碳，反应8小时后得到的一氧化碳产率为98μmol/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化还原CO2与H2O反应合成甲烷，反应8小时后得到的甲烷产率为105μmol/g。
实施例6
一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂制备方法，具体步骤是：
（1）、将10g含非金属元素的化合物、9 mmol硝酸钴、以及3 mmol硝酸铈溶于55ml去离子水中，得到前驱体混合溶液，然后将所得的混合物转入培养皿中，45℃条件下风干，得第一粉末；
所述含非金属元素的化合物为尿素和氟化铵；其质量比为1:1；
上述所用的含非金属元素的化合物、金属硝酸盐和去离子水的量，按金属硝酸盐：含非金属元素的化合物：去离子水为12mmol:218.8mmol:55ml；
（2）、将步骤（1）中得到的第一粉末置于马弗炉中，在氧气氛围下以15℃/min的升温速率升温至为400℃进行煅烧6h，自然降温后得到的粉末即为非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，由活性组分和掺杂剂组成，所述的活性组分为Co3O4-CeO2，掺杂剂为非金属元素。
活性组分Co3O4-CeO2中Co3O4/CeO2摩尔比为1：1；
非金属元素：Co3O4-CeO2的摩尔比为4.5:56；
所述的非金属元素为氮元素和氟元素。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂经检测(所用仪器：贝士德，3H-2000PS4型比表面积及孔径分析仪)，其比表面积为93 m2/g，孔径为9.2nm，孔体积为 0.77 cm3/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化CO2与H2O反应合成一氧化碳，反应8小时后得到的一氧化碳产率为201μmol/g。
上述所得的用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂在25℃下用于光催化还原CO2与H2O反应合成甲烷，反应8小时后得到的甲烷产率为122μmol/g。
根据以上实施例可知，本发明所得的光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂不仅具有较高的比表面积、丰富的纳米孔结构、窄的带隙宽度和可见光吸收性能，而且表现出了很好的催化还原CO2和H2O的性能，该催化剂在25℃下光催化还原CO2和H2O反应8h生成一氧化碳和甲烷的产率分别为90-210umol/g-cat.和60-140umol/g-cat.。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (7)
1.一种用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，其特征在于所述的复合催化剂由活性组分和掺杂剂组成，所述的活性组分为Co3O4-CeO2，掺杂剂为非金属元素；
所述Co3O4-CeO2活性组分中Co3O4/CeO2摩尔比为0.1-2：1；
所述非金属元素为氮、硫、硼、氟中的一种或两种非金属的混合。
2.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，其特征在于：所述用于光催化还原CO2的非金属掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂的比表面积为10-200m2/g，孔径为1-30 nm，孔体积为0.05-1.85 cm3/g。
3.根据权利要求1所述的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂，其特征在于：非金属元素掺杂剂与Co3O4-CeO2活性组分的摩尔比为1：11.1-22.5。
4.一种如权利要求1所述的用于光催化还原CO2的非金属掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂的制备方法，其特征在于该制备方法包含如下步骤：
（1）、将含有目标非金属元素的化合物和含钴、铈的金属硝酸盐溶于去离子水中，得到前驱体混合溶液，搅拌混合0.5-6h，然后在30-100℃的温度下风干，得第一粉末；
所述的含有非金属元素的化合物为尿素、硫脲、硼酸、氟化铵中的一种或两种的混合物；
所述的含有非金属元素的化合物兼具造孔剂的功能；
所述的含钴金属硝酸盐为硝酸钴；所述的含铈金属硝酸盐为硝酸铈、硝酸铈铵中的一种或两种的混合物；
上述所用的含有非金属元素的化合物、金属硝酸盐和去离子水的量，按金属硝酸盐：含非金属元素的化合物：去离子水为2-40mmol:20-300mmol:10-100ml 的比例计算；
（2）、将步骤（1）中得到的第一粉末置于马弗炉中，在氧气氛围下以1-20℃/min的升温速率升温至为200-800℃进行煅烧1-12h，自然降温即得到光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：风干的温度是40-70℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：煅烧温度为400-550℃。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：煅烧时间为1-6 h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910299041.8A CN109999878A (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910299041.8A CN109999878A (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109999878A true CN109999878A (zh) | 2019-07-12 |
Family
ID=67171859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910299041.8A Pending CN109999878A (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109999878A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110665519A (zh) * | 2019-09-25 | 2020-01-10 | 盐城师范学院 | 一种可见光驱动下活化过一硫酸氢钾复合盐的CeO2/Co3O4光催化剂的制备方法 |
| CN114345345A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-04-15 | 江苏大学 | 一种具有电子高速传输通道的金属氧化物异质结光催化剂的制备方法和应用 |
| CN114768804A (zh) * | 2022-04-10 | 2022-07-22 | 南京大学 | 一种固溶体光热催化材料的制备方法及应用 |
| CN115178277A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-10-14 | 安徽大学 | 一种掺杂的Co3O4纳米材料及其应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104549412A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-29 | 上海理工大学 | 一种用于光催化还原co2的介孔金属氧化物催化剂及制备方法 |
| CN108314214A (zh) * | 2018-02-26 | 2018-07-24 | 彭波涛 | 一种非均相臭氧催化降解印染废水的工艺 |
-
2019
- 2019-04-15 CN CN201910299041.8A patent/CN109999878A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104549412A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-29 | 上海理工大学 | 一种用于光催化还原co2的介孔金属氧化物催化剂及制备方法 |
| CN108314214A (zh) * | 2018-02-26 | 2018-07-24 | 彭波涛 | 一种非均相臭氧催化降解印染废水的工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张国芳等: "纳米Ｃｅ1-ｘＣｏｘＯ2-δ固溶体的水热合成及表征", 《高等学校化学学报》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110665519A (zh) * | 2019-09-25 | 2020-01-10 | 盐城师范学院 | 一种可见光驱动下活化过一硫酸氢钾复合盐的CeO2/Co3O4光催化剂的制备方法 |
| CN114345345A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-04-15 | 江苏大学 | 一种具有电子高速传输通道的金属氧化物异质结光催化剂的制备方法和应用 |
| CN114768804A (zh) * | 2022-04-10 | 2022-07-22 | 南京大学 | 一种固溶体光热催化材料的制备方法及应用 |
| CN114768804B (zh) * | 2022-04-10 | 2023-11-10 | 南京大学 | 一种固溶体光热催化co2转化反应的应用 |
| CN115178277A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-10-14 | 安徽大学 | 一种掺杂的Co3O4纳米材料及其应用 |
| CN115178277B (zh) * | 2022-08-03 | 2024-04-05 | 安徽大学 | 一种掺杂的Co3O4纳米材料及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104549412A (zh) | 一种用于光催化还原co2的介孔金属氧化物催化剂及制备方法 | |
| CN109999878A (zh) | 用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂及其制备方法 | |
| CN112495401A (zh) | 一种Mo掺杂MoO3@ZnIn2S4 Z体系光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN114570403A (zh) | 一种高温半导体催化剂及其在二氧化碳光还原中的应用 | |
| CN113117672A (zh) | 一种支链烷烃重整光热催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113101946A (zh) | 一种NiMoO4基Z-型异质结光催化剂及制备与应用 | |
| CN110124650B (zh) | 一种石墨烯/TiO2复合物、制备方法及利用其作为催化剂催化水分解产氢的方法 | |
| CN117920179A (zh) | 一种改性三元水滑石制备的镍基催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN111790369A (zh) | 一种用于甲烷偶联的银负载黑色铟基复合光热催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN115608402B (zh) | 一种具有有序-扭曲界面的晶相氮化碳光催化剂 | |
| CN110508306A (zh) | 沼气全组分转化生物甲醇催化剂LaNiO3/SiC-SiO2-Foam及其制备方法 | |
| CN114768804B (zh) | 一种固溶体光热催化co2转化反应的应用 | |
| CN116273119A (zh) | 一种用于二氧化碳还原的光热催化剂及其制备方法 | |
| CN113952956B (zh) | 一种甲烷干重整催化剂的制备方法、甲烷干重整催化剂及其应用 | |
| CN115282961A (zh) | 一种以氧化铟为载体负载银的光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114534736A (zh) | 一种用于氨分解的钙钛矿型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114570378A (zh) | CeO2包覆Ni的纳米管光热复合催化剂及制法和应用 | |
| CN112619644A (zh) | 一种以四方钛酸钡为载体的Ru基催化剂及其制备与应用 | |
| CN112675832A (zh) | 一种二氧化碳还原有序介孔催化材料及其制备方法 | |
| CN116747873B (zh) | 一种面向聚光催化co2还原的光热催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN118594537B (zh) | 一种Cu2O@TiO2/C复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN116273052B (zh) | 一种过渡金属负载的钙钛矿型催化剂的制备及其应用 | |
| CN115582117B (zh) | 一种co2环加成反应用复合光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN109999892A (zh) | 一种乙二醇改性的co2重整催化剂的制备方法及应用 | |
| CN103897757B (zh) | 一种甲烷催化燃烧的铈基氧化物催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190712 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |