本發(fā)明屬于光熱催化材料，具體涉及一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法及光熱催化一氧化碳氧化應用。

背景技術：

1、一氧化碳(co)是一種無色、無味的氣體，其隱蔽性使得它在環(huán)境中相當危險。主要來源于燃燒不完全的化石燃料，例如煤、石油和天然氣，同時也與交通運輸及工業(yè)排放密切相關。無論是汽車尾氣還是工廠的廢氣，一氧化碳的釋放都可能對空氣質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。由于其對人體健康構成嚴重威脅，例如可導致頭痛、眩暈甚至致命中毒，有效去除環(huán)境中的一氧化碳已成為全球關注的重要課題。

2、傳統(tǒng)的催化燃燒技術是當前廣泛應用于一氧化碳去除的主要方法之一。這種技術依賴于貴金屬催化劑(如鉑和鈀)，通過在高溫下促進一氧化碳與氧氣的反應，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳。催化燃燒不僅能夠快速有效地降低一氧化碳濃度，還能在一定程度上減少其他有害物質(zhì)的排放。然而，盡管催化燃燒的效率相對較高，其應用卻受到貴金屬資源稀缺和成本較高的限制。此外，這些催化反應通常需要在高溫條件下進行，這不僅增加了能耗，還可能帶來經(jīng)濟上的負擔，同時對環(huán)境的友好性也造成了影響，較難滿足實際的使用需求。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法及光熱催化一氧化碳氧化應用，該發(fā)明的制備方法過程簡單，原料易得，成本低且重現(xiàn)好，制備所得的鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料具有較高的材料熱穩(wěn)定性、覆蓋整個太陽光譜的光吸收能力以及高效的光熱轉(zhuǎn)換等優(yōu)點。

2、本發(fā)明采用以下技術方案：

3、一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法，包括如下步驟：

4、s1、將鈷鹽、鋅鹽加入到乙醇中，室溫下充分攪拌后，得到混合溶液；

5、s2、將混合溶液進行超聲分散，并隨后轉(zhuǎn)移至真空恒溫烘箱中進行真空干燥，經(jīng)過干燥后就能得到鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的鈷鋅雙金屬前驅(qū)體；

6、s3、將鈷鋅雙金屬前驅(qū)體材料置于管式爐中，程序升溫過程中以一定流量的氨氣氣氛下進行氮化處理，隨后在降溫過程中通入氮氣自然冷卻至室溫，得到鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料。

7、優(yōu)選地，步驟s1中所述鈷鹽為硝酸鈷、乙酸鈷、氯化鈷中的一種或多種。

8、優(yōu)選地，步驟s1中所述鋅鹽為硝酸鋅、乙酸鋅、氯化鋅中的一種或多種。

9、優(yōu)選地，步驟s1中所述鈷鹽、鋅鹽的摩爾比為(2-4):1，乙醇用量為60-100ml，攪拌速率為400-1000r/min。

10、優(yōu)選地，步驟s2中所述超聲分散的時間為20-60min，真空干燥時間為500-800min，干燥溫度為70-90℃。

11、優(yōu)選地，步驟s3中所述氨氣純度≥98％，氮氣純度≥98％，氨氣流速為10-60ml/min，氮氣流速為10-60ml/min；氮化處理溫度為550-650℃，氮化處理時間為6-10h。

12、一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料，采用所述的鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法制備得到；所述鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的化學式為znnco3，具有立方晶相，晶體結構中n與co配位形成八面體，n處于八面體的中心，co處于八面體的頂點，zn分布于[nco6]八面體之間的空隙。

13、一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的應用，所述鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料作為催化劑用于光熱催化一氧化碳氧化，催化條件為：采用流動式的光熱催化評價裝置，光源為氙燈，反應氣氛為1％co+1％o2+98％ar，混合氣體流速為30ml/min，光強為0.4-1.1w/cm2，催化劑znnco3的用量為50mg。

14、采用上述技術方案后，本發(fā)明與背景技術相比，具有如下優(yōu)點：

15、1、本發(fā)明提供了一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法，該制備方法過程簡單，原料易得，成本低且重現(xiàn)好，制備所得的鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料具有較高的材料熱穩(wěn)定性、覆蓋整個太陽光譜的光吸收能力以及高效的光熱轉(zhuǎn)換等優(yōu)點。

16、2、本發(fā)明將所制備的鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物znnco3應用于光熱催化一氧化碳氧化反應中，在全光譜太陽光照下取得了接近100％的一氧化碳轉(zhuǎn)化率和長時間光熱催化反應穩(wěn)定性，可以實現(xiàn)太陽能驅(qū)動的一氧化碳毒性氣體的快速轉(zhuǎn)化。

技術特征：

1.一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權利要求1所述的一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法，其特征在于：步驟s1中所述鈷鹽為硝酸鈷、乙酸鈷、氯化鈷中的一種或多種。

3.如權利要求1所述的一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法，其特征在于：步驟s1中所述鋅鹽為硝酸鋅、乙酸鋅、氯化鋅中的一種或多種。

4.如權利要求1所述的一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法，其特征在于：步驟s1中所述鈷鹽、鋅鹽的摩爾比為(2-4):1，乙醇用量為60-100ml，攪拌速率為400-1000r/min。

5.如權利要求1所述的一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法，其特征在于：步驟s2中所述超聲分散的時間為20-60min，真空干燥時間為500-800min，干燥溫度為70-90℃。

6.如權利要求1所述的一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法，其特征在于：步驟s3中所述氨氣純度≥98％，氮氣純度≥98％，氨氣流速為10-60ml/min，氮氣流速為10-60ml/min；氮化處理溫度為550-650℃，氮化處理時間為6-10h。

7.一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料，其特征在于：采用如權利要求1-6任一項所述的鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法制備得到；所述鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的化學式為znnco3，具有立方晶相，晶體結構中n與co配位形成八面體，n處于八面體的中心，co處于八面體的頂點，zn分布于[nco6]八面體之間的空隙。

8.一種如權利要求7所述的鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的應用，其特征在于，所述鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料作為催化劑用于光熱催化一氧化碳氧化，催化條件為：采用流動式的光熱催化評價裝置，光源為氙燈，反應氣氛為1％co+1％o2+98％ar，混合氣體流速為30ml/min，光強為0.4-1.1w/cm2，催化劑znnco3的用量為50mg。

技術總結
本發(fā)明公開了一種鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的制備方法及光熱催化一氧化碳氧化應用，該方法包括如下步驟：S1、將鈷鹽、鋅鹽加入到乙醇中，室溫下充分攪拌后，得到混合溶液；S2、將混合溶液進行超聲分散，并隨后轉(zhuǎn)移至真空恒溫烘箱中進行真空干燥，經(jīng)過干燥后就能得到鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料的鈷鋅雙金屬前驅(qū)體；S3、將鈷鋅雙金屬前驅(qū)體材料置于管式爐中，程序升溫過程中以一定流量的氨氣氣氛下進行氮化處理，隨后在降溫過程中通入氮氣自然冷卻至室溫，得到鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料；該方法制得的鈷鋅基電子倒置型鈣鈦礦氮化物材料具有較高的熱穩(wěn)定性、覆蓋整個太陽光譜的光吸收能力以及高效的光熱轉(zhuǎn)換等優(yōu)點。

技術研發(fā)人員：黃瀚林,賴瑜輝
受保護的技術使用者：福州大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9