x) (N1^xOx)的顆粒尺寸分布不均,顆粒尺寸為800納米?10微米,最大可以達(dá)到10微米,所以這樣的微米級(jí)尺寸塊狀(GahZnx) (N1^xOx)是不利于催化的速率提升的。利用Labsolar-1IIAG光解水制氫系統(tǒng)實(shí)測(cè)對(duì)比實(shí)施例1制備出的塊狀(Gaa82Znai8) (Na82Oai8)的光催化性能,該材料的光催化產(chǎn)氫、產(chǎn)氧效率為63.6和31.8 μ mo I ^h10
[0034]實(shí)施例1 (Gaa82Znai8) (Na82Oai8)納米空心球的制備
(1)配置吸附溶液:將0.005摩爾的ZnCl2和0.005摩爾GaCl3放在10mL的DMF中溶解,得到總摩爾濃度為0.1M的吸附溶液;
(2)吸附:向步驟I)制得的吸附溶液中加入直徑為500納米的碳球模板(表面帶有羧基和羥基)2克,吸附溶液中碳球模板的含量為20g/L,將該吸附溶液超聲30min,在室溫下攪拌吸附12小時(shí),然后用孔徑為450納米的濾膜過濾,得到吸附多金屬離子的碳球,置于70°C,干燥 40h ;
(3)除模板:將步驟2)中干燥后的模板放入管式爐中在800°C溫度下進(jìn)行空氣環(huán)境中的熱處理3h,其升溫控制在1°C每分鐘,去除模板后得到含有Zn、Ga組分氧化物納米空心球;(4)氮化:將步驟(3)得到的Zn、Ga組分氧化物納米空心球在氨氣流量200sccm下、退火溫度為800°C,退火時(shí)間為8小時(shí)進(jìn)行氮化處理,制得(Gaa82Znai8) (Na82Oai8)納米空心球。
[0035]圖3為實(shí)施例1制備(Ga1^xZnx) (N1-A)納米空心球的示意圖;從圖3看出離子吸附-模板法和后續(xù)低溫氮化處理是利用離子吸附-模板法首先制得的氧化物為空心球結(jié)構(gòu),直徑為80?800納米,球殼厚度< 20納米;而且可以證明后續(xù)低溫氮化完成后,(Ga1^xZnx) (NhOx)的尺寸和形貌沒有進(jìn)一步變化,且顆粒平均尺寸彡10納米。圖4為實(shí)施例1制備(Gaa82Znai8) (Na82Oai8)納米空心球所用的碳球模板;該模板表面含有羧基和羥基基團(tuán),且具有非常好的分散性,可以用于吸附金屬離子。圖5為實(shí)施例1制備出的(Gaa82Znai8)(Na82Oai8)納米空心球的透射電鏡圖片,從圖5可以看出該材料為空心球,球的直徑為120納米左右。圖6為實(shí)施例1制備出的(Gaa82Znai8) (Na82Oai8)納米空心球的單個(gè)空心球的透射電鏡圖片,從圖6可以看出該空心球的球殼厚度為7納米。圖7為實(shí)施例1制備出的(Gaa82Znai8) (Na82Oai8)納米空心球的XRD衍射圖片;可以用謝樂公式根據(jù)峰的寬度計(jì)算出該材料的顆粒尺寸為5納米。圖8為實(shí)施例1制備出的(Gaa82Znai8) (Na82Oai8)納米空心球的N2吸附-脫附曲線,圖8顯示該材料的比表面積為114.4這樣本實(shí)施例制備出的(Ga0 82Zn0 18) (Na82Oai8)納米空心球的顆粒尺寸僅為5納米,比表面積達(dá)到114.4 m2 *g_1,真正實(shí)現(xiàn)了 (Ga0 82Zn0 18) (Na82Oai8)的納米化,使得(Ga0.82Zn0.18) (Na82Oai8)可以更好地用于光催化產(chǎn)氫。圖9為實(shí)施例1制備得到的(Gaa82Znai8) (Na82Oai8)納米空心球的光催化性能圖,利用Labsolar-1IIAG光解水制氫系統(tǒng)的實(shí)施例1制備出的(Ga0.82Zn0.18) (Na82Oai8)納米空心球的光催化產(chǎn)氫、產(chǎn)氧效率為218.6 and 109.3 ymol.h—1。與對(duì)比實(shí)施例1相比,本發(fā)明實(shí)施例1制得的(Gaa82Znai8) (Na82Oai8)納米空心球具有卓越的光催化性能,產(chǎn)氫、產(chǎn)氧效率均是對(duì)比實(shí)施例1的3.5倍。
[0036]實(shí)施例2 (Gaa21Zna79) (Na21Oa79)納米空心球的制備
(1)配置吸附溶液:將4.8摩爾的Zn (NO3) 2和0.2摩爾Ga (NO3) 3放在10mL的DMF中溶解,得到總摩爾濃度為50M的吸附溶液;
(2)吸附:向步驟I)制得的吸附溶液中加入直徑為2微米的碳球模板(表面帶有羧基和羥基)0.1克,吸附溶液中碳球模板的含量為lg/L,將該吸附溶液超聲30min,在室溫下攪拌吸附12小時(shí),然后用孔徑為450納米的濾膜過濾,得到吸附多金屬離子的碳球,置于70°C,干燥40h ;
(3)除模板:將步驟2)中干燥后的模板放入管式爐中在300°C溫度下進(jìn)行空氣環(huán)境中的熱處理60h,其升溫控制在1°C每分鐘,去除模板后得到含有Zn、Ga組分氧化物納米空心球;(4)氮化:將步驟(3)得到的Zn、Ga組分氧化物納米空心球在氨氣流量200sccm下、退火溫度為550°C,退火時(shí)間為8小時(shí)進(jìn)行氮化處理,制得(Gaa21Zna79) (Na21Oa79)納米空心球。
[0037]本實(shí)施例制備出的(Gaa21Zna79) (Na21Oa79)納米空心球的直徑為800納米,球殼厚度為20納米,顆粒尺寸為10納米,比表面積達(dá)到50 m2.g-1。
[0038]實(shí)施例3 (Ga0.5Zn0.5) (N0.500.5)納米空心球的制備
(1)配置吸附溶液:將0.0009摩爾的ZnSO4和0.0001摩爾Ga2 (SO4)3放在10mL的乙酸乙酯中溶解,得到總摩爾濃度為0.0OlM的吸附溶液;
(2)吸附:向步驟I)制得的吸附溶液中加入直徑為300納米的碳球模板(表面帶有羧基和羥基)10克,吸附溶液中碳球模板的含量為100g/L,將該吸附溶液超聲40min,在室溫下攪拌吸附12小時(shí),然后用孔徑為250納米的濾膜過濾,得到吸附多金屬離子的碳球,置于70°C,干燥 40h ;
(3)除模板:將步驟2)中干燥后的模板放入管式爐中在450°C溫度下進(jìn)行空氣環(huán)境中的熱處理10h,其升溫控制在1°C每分鐘,去除模板后得到含有Zn、Ga組分氧化物納米空心球;(4)氮化:將步驟(3)得到的Zn、Ga組分氧化物納米空心球在氨氣流量200sccm下、退火溫度為500°C,退火時(shí)間為18小時(shí)進(jìn)行氮化處理,制得(Gaa5Zna5) (Na5Oa5)納米空心球。
[0039]本實(shí)施例制備出的(Gaa5Zna5) (Na5Oa5)納米空心球的直徑為80納米,球殼厚度為2納米,顆粒尺寸為2納米,比表面積達(dá)到250 m2.g'
[0040]實(shí)施例4 (Gaa75Zna25) (Na75Oa25)-1nN納米空心球的制備
(1)配置吸附溶液:將0.012摩爾ZnCl2,0.025摩爾InCl3和0.023摩爾GaCl3放在10mL的DMF中溶解,得到總摩爾濃度為0.6M的吸附溶液;
(2)吸附:向步驟I)制得的吸附溶液中加入直徑為500納米的碳球模板(表面帶有羧基和羥基)0.5克,吸附溶液中碳球模板的含量為5g/L,將該吸附溶液超聲50min,在室溫下攪拌吸附5小時(shí),然后用孔徑為450納米的濾膜過濾,得到吸附多金屬離子的碳球,置于70°C,干燥40h ;
(3)除模板:將步驟2)中干燥后的模板放入管式爐中在450°C溫度下進(jìn)行空氣環(huán)境中的熱處理10h,其升溫控制在1°C每分鐘,去除模板后得到含有Zn、Ga、In組分氧化物納米空心球;(4)氮化:將步驟(3)得到的Zn、Ga、In組分氧化物納米空心球在氨氣流量200sccm下、退火溫度為600°C,退火時(shí)間為8小時(shí)進(jìn)行氮化處理,制得(Gaa75Zna25) (Na75Oa25)-1nN納米空心球。
[0041]本實(shí)施例制備出的(Gaa75Zna25) (Na75Oa25)-1nN納米空心球的直徑為130納米,球殼厚度為7納米,顆粒尺寸為4納米,比表面積達(dá)到170 m2.g'
[0042]實(shí)施例5 LaT12N納米空心球的制備
(1)配置吸附溶液:將0.001摩爾鈦酸正丁酯和0.01摩爾LaCl3放在10mL的無水乙醇中溶解,得到總摩爾濃度為0.1lM的吸附溶液;
(2)吸附:向步驟I)制得的吸附溶液中加入直徑為500納米的碳球模板(表面帶有羧基和羥基)0.5克,吸附溶液中碳球模板的含量為5g/L,將該吸附溶液超聲30min,在室溫下攪拌吸附4小時(shí),然后用孔徑為450納米的濾膜過濾,得到吸附多金屬離子的碳球,置于70°C,干燥40h ;
(3)除模板:將步驟2)中干燥后的模板放入管式爐中在400°C溫度下進(jìn)行空氣環(huán)境中的熱處理10h,其升溫控制在1°C每分鐘,去除模板后得到含有La、Ti組分氧化物納米空心球;(4)氮化:將步驟(3)得到的La、Ti組分氧化物納米空心球在氨氣流量200sccm下、退火溫度為700°C,退火時(shí)間為8小時(shí)進(jìn)行氮化處理,制得LaT12N納米空心球。
[0043]本實(shí)施例制備出的LaT12N納米空心球的直徑為150納米,球殼厚度為8納米,顆粒尺寸為5納米,比表面積達(dá)到210 m2.g'
[0044]實(shí)施例6 SrNbO2N納米空心球的制備
(I)配置吸附溶液:將0.003g SrCl2和0.0005g NbCl5放在10mL的無水乙醇中溶解,得到總摩爾濃度為0.035M的吸附溶液; (2)吸附:向步驟I)制得的吸附溶液中加入直徑為500納米的碳球模板(表面帶有羧基和羥基)0.5克,吸附溶液中碳球模板的含量為5g/L,將該吸附溶液超聲30min,在室溫下攪拌吸附5小時(shí),然后用孔徑為450納米的濾膜過濾,得到吸附多金屬離子的碳球,置于80°C,干燥40h ;
(3)除模板:將步驟2)中干燥后的模板放入管式爐中在400°C溫度下進(jìn)行空氣環(huán)境中的熱處理20h,其升溫控制在1°C每分鐘,去除模板后得到含有Sr、Nb組分氧化物納米空心球;(4)氮化:將步驟(3)得到的Sr、Nb組分氧化物納米空心球在氨氣流量200sccm下、退火溫度為700°C,退火時(shí)間為8小時(shí)進(jìn)行氮化處理,制得SrNbO2N納米空心球。
[0045]本實(shí)施例制備出的SrNbO2N納米空心球的直徑為120納米,球殼厚度為5納米,顆粒尺寸為3納米,比表面積達(dá)到200 m2.g—1。
[0046]實(shí)施例7 (Gaa88Zn0.12) (Na88O0.12) -AlInN 納米空心管的制備
(1)配置吸附溶液:將0.001摩爾GaCl3,0.0015摩爾InCl3,0.0015摩爾醋酸鋁和0.006摩爾ZnCl2放在10mL的無水乙