专利摘要

本发明公开了一种非金属可见光光催化剂及其制备方法，所述非金属可见光光催化剂，以稠环芳香烃和氯甲基甲基醚为原料，以无水金属路易斯酸为催化剂制备而成。其中，所述非金属可见光光催化剂的制备方法操作简单，且用纯有机物为原料，成本低，得到的非金属可见光光催化剂为不含金属的非晶型有机聚合物，其带隙窄，对可见光响应，且光量子产率高，光催化效率和对太阳能的利用率高，性能稳定。

权利要求

1.一种非金属可见光光催化剂，其特征在于，以稠环芳香烃和氯甲基甲基醚为原料，以无水金属路易斯酸为催化剂制备而成。

2.根据权利要求1所述非金属可见光光催化剂，其特征在于，所述稠环芳香烃为萘、菲、蒽、芘中的一种或者多种的混合物；优选地，所述稠环芳香烃为萘。

3.根据权利要求1或2所述非金属可见光光催化剂，其特征在于，所述无水金属路易斯酸为无水氯化锌、无水氯化铁、无水氯化铝、无水氯化铬、无水氯化锡中的一种或者多种的组合；优选地，所述无水金属路易斯酸为无水氯化锌。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述非金属可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将无水金属路易斯酸加入有机溶剂中混合均匀得到物料A；将稠环芳香烃加入有机溶剂中混合均匀得到物料B；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为25-80℃，反应的时间为15-20h，反应结束后经冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述非金属可见光光催化剂。

5.根据权利要求4所述非金属可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，在S1中，所述有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷中的一种或者多种的混合物。

6.根据权利要求4或5所述非金属可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，在S2中，物料A中无水金属路易斯酸与物料B中稠环芳香烃的摩尔比为0.3-1.2：1；优选地，在S2中，物料A中无水金属路易斯酸与物料B中稠环芳香烃的摩尔比为1：1。

7.根据权利要求4-6中任一项所述非金属可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，在S2中，氯甲基甲基醚与物料B中稠环芳香烃的摩尔比为1-5：1；优选地，在S2中，氯甲基甲基醚与物料B中稠环芳香烃的摩尔比为4：1。

8.根据权利要求4-7中任一项所述非金属可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，物料B中，稠环芳香烃的质量-体积浓度为20-250g/L；优选地，物料B中，稠环芳香烃的质量-体积浓度为100g/L。

9.根据权利要求4-8中任一项所述非金属可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将无水氯化铁加入二氯甲烷中混合均匀得到物料A，其中，物料A中无水氯化铁的质量-体积浓度为0.05-0.5g/L；将蒽加入二氯甲烷中混合均匀得到物料B，其中，物料B中，蒽的质量-体积浓度为90-150g/L；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为55-65℃，反应的时间为16-18h，氯甲基甲基醚与物料B中蒽的摩尔比为1-4：1，物料A中无水氯化铁与物料B中蒽的摩尔比为0.9-1.1：1，反应结束后经冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述非金属可见光光催化剂。

10.根据权利要求4-8中任一项所述非金属可见光光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将无水氯化锌加入1,2-二氯乙烷中混合均匀得到物料A，其中，物料A中无水氯化锌的质量-体积浓度为0.1g/L；将萘加入1,2-二氯乙烷中混合均匀得到物料B，其中，物料B中，萘的质量-体积浓度为100g/L；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为40℃，反应的时间为18h，氯甲基甲基醚与物料B中萘的摩尔比为4：1，物料A中无水氯化锌与物料B中萘的摩尔比为1：1，反应结束后经冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述非金属可见光光催化剂。

说明书

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种非金属可见光光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展，环境问题和能源问题的日益突出，寻求能有效去除有机污染物的方法已是迫在眉睫，目前已引起各国政府和人们的高度重视。光催化技术是指在紫外光以及可见光的照射下，将污染物短时间内完全降解或者矿化成对环境无害的产物，或将光能转化成化学能，并促进有机物的合成与分解，这一过程称为光催化，其作为一种新型的环境净化和能源转换技术，在空气净化、有毒废水处理、水的净化等领域展示了广阔的应用前景。

在光催化过程中，光催化剂是影响光催化效率的重要因素。目前，利用的光催化剂有多种，比如贵金属、过渡金属及其化合物的掺杂等，其中有代表性的为二氧化钛(TiO2)，目前，已经利用二氧化钛对水中和大气中的农药和恶臭物质等有机物进行分解，然而二氧化钛的带隙是3.2eV,只有在比400nm短的紫外线的照射下才能显现出活性，只能在室内或者有紫外灯的地方工作，几乎不能利用可见光，且其载流子的复合率高，光量子产率低，光催化效率和对太阳光的利用率较低，这大大的限制了二氧化钛光催化剂的使用。

考虑到光催化剂在分解有害物质中的实用性，利用太阳光作为光源是不可缺少的。虽然光催化研究已进行了若干年,但目前报道的具有可见光响应的光催化剂种类仍很有限，且仍存在着光转换效率低、稳定性差和光谱响应范围窄等问题，且现有的光催化剂多为含金属的催化剂，存在成本高的缺陷。因此，寻找可见光响应且催化效率好，成本低的光催化剂，已成为本领域技术人员研究的热点问题之一。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种非金属可见光光催化剂及其制备方法，其中，所述制备方法利用有机物为原料，过程简单，成本低，得到的非金属可见光光催化剂为不含金属的非晶型有机聚合物，其带隙窄，对可见光响应，且光量子产率高，光催化效率和对太阳能的利用率高，性能稳定。

本发明提出的一种非金属可见光光催化剂，以稠环芳香烃和氯甲基甲基醚为原料，以无水金属路易斯酸为催化剂制备而成。

优选地，所述稠环芳香烃为萘、菲、蒽、芘中的一种或者多种的混合物。

优选地，所述稠环芳香烃为萘。

优选地，所述无水金属路易斯酸为无水氯化锌、无水氯化铁、无水氯化铝、无水氯化铬、无水氯化锡中的一种或者多种的组合。

优选地，所述无水金属路易斯酸为无水氯化锌。

本发明还提出的一种所述非金属可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无水金属路易斯酸加入有机溶剂中混合均匀得到物料A；将稠环芳香烃加入有机溶剂中混合均匀得到物料B；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为25-80℃，反应的时间为15-20h，反应结束后经冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述非金属可见光光催化剂。

优选地，在S1中，所述有机溶剂为氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、1,2-二氯乙烷中的一种或者多种的混合物。

优选地，在S2中，物料A中无水金属路易斯酸与物料B中稠环芳香烃的摩尔比为0.3-1.2：1。

优选地，在S2中，物料A中无水金属路易斯酸与物料B中稠环芳香烃的摩尔比为1：1。

优选地，在S2中，氯甲基甲基醚与物料B中稠环芳香烃的摩尔比为1-5：1。

优选地，在S2中，氯甲基甲基醚与物料B中稠环芳香烃的摩尔比为4：1。

优选地，物料B中，稠环芳香烃的质量-体积浓度为20-250g/L。

优选地，物料B中，稠环芳香烃的质量-体积浓度为100g/L。

优选地，所述非金属可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无水氯化铁加入二氯甲烷中混合均匀得到物料A，其中，物料A中无水氯化铁的质量-体积浓度为0.05-0.5g/L；将蒽加入二氯甲烷中混合均匀得到物料B，其中，物料B中，蒽的质量-体积浓度为90-150g/L；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为55-65℃，反应的时间为16-18h，氯甲基甲基醚与物料B中蒽的摩尔比为1-4：1，物料A中无水氯化铁与物料B中蒽的摩尔比为0.9-1.1：1，反应结束后经冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述非金属可见光光催化剂。

优选地，所述非金属可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无水氯化锌加入1,2-二氯乙烷中混合均匀得到物料A，其中，物料A中无水氯化锌的质量-体积浓度为0.1g/L；将萘加入1,2-二氯乙烷中混合均匀得到物料B，其中，物料B中，萘的质量-体积浓度为100g/L；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为40℃，反应的时间为18h，氯甲基甲基醚与物料B中萘的摩尔比为4：1，物料A中无水氯化锌与物料B中萘的摩尔比为1：1，反应结束后经冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述非金属可见光光催化剂。

本发明所述非金属可见光光催化剂，以稠环芳香烃和氯甲基甲基醚为原料，以无水金属路易斯酸为催化剂，在氮气的保护下反应而成，在反应的过程中，随着反应的进行，稠环芳香烃不同反应碳位置与氯甲基甲基醚连接，自组装形成了一种非晶型的支化聚合物，其颜色为黄棕色，且不溶于任何溶剂，如图1所示，其为固体粉末状物质。图2为所述非金属可见光光催化剂的固体核磁碳谱图，由图2可知，该非金属可见光光催化剂中含有亚甲基，证明了稠环芳香烃与氯甲基甲基醚发生了反应，将亚甲基引入了稠环芳香烃之间；图3为本发明所述非金属可见光光催化剂的扫描电镜照片，其证明该非金属可见光光催化剂为十几纳米至微米级的多孔球，并且大尺寸的球为十几纳米尺寸的球聚集而成；图4为本发明所述非金属可见光光催化剂的透射电镜照片，其进一步证明了所述非金属可见光光催化剂为十几纳米至微米级的多孔球；图5为本发明所述非金属可见光光催化剂的孔径分布图，由图5可知，所述非金属可见光光催化剂孔尺寸分布在0-50nm；图6为本发明所述非金属可见光光催化剂的BET测试图，由图6可知，所述非金属可见光光催化剂的比表面积达到552m²g^-1；图7为本发明所述非金属可见光光催化剂的固体紫外图，由图7可知，所述非金属可见光光催化剂在可见光区具有一个比较宽的吸收峰，表明其具有较低的禁带宽度，具有半导体的性质。

本发明所述非金属可见光光催化剂为采用非金属原料制备而成的纯有机非晶型聚合物，其制备方法简单，成本低，性能稳定，且其带隙窄，将其用作可见光光催化剂，光量子产率高，光催化效率和对太阳的利用率高。

附图说明

图1为本发明所述非金属可见光光催化剂的固体粉末图；

图2为本发明所述非金属可见光光催化剂的固体核磁碳谱图；

图3为本发明所述非金属可见光光催化剂的扫描电镜照片；

图4为本发明所述非金属可见光光催化剂的透射电镜照片；

图5为本发明所述非金属可见光光催化剂的孔径分布图；

图6为本发明所述非金属可见光光催化剂的BET图；

图7为本发明所述非金属可见光光催化剂的固体紫外图。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本实施例所述非金属可见光光催化剂，以萘和氯甲基甲基醚为原料，以无水氯化锌为催化剂制备而成。

本实施例所述非金属可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无水氯化锌加入1,2-二氯乙烷中混合均匀得到物料A，其中，物料A中无水氯化锌的质量-体积浓度为0.1g/L；将萘加入1,2-二氯乙烷中混合均匀得到物料B，其中，物料B中，萘的质量-体积浓度为100g/L；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为40℃，反应的时间为18h，氯甲基甲基醚与物料B中萘的摩尔比为4：1，物料A中无水氯化锌与物料B中萘的摩尔比为1：1，反应结束后经冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述非金属可见光光催化剂。

实施例2

本实施例所述非金属可见光光催化剂，以蒽和氯甲基甲基醚为原料，以无水氯化铁为催化剂制备而成。

本实施例所述非金属可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无水氯化铁加入二氯甲烷中混合均匀得到物料A，其中，物料A中无水氯化铁的质量-体积浓度为0.5g/L；将蒽加入二氯甲烷中混合均匀得到物料B，其中，物料B中，蒽的质量-体积浓度为90g/L；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为65℃，反应的时间为16h，氯甲基甲基醚与物料B中蒽摩尔比为1：1，物料A中无水氯化铁与物料B中蒽的摩尔比为1.1：1，反应结束后经冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述非金属可见光光催化剂。

实施例3

本实施例所述非金属可见光光催化剂，以蒽和氯甲基甲基醚为原料，以无水氯化铁为催化剂制备而成。

本实施例所述非金属可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无水氯化铁加入二氯甲烷中混合均匀得到物料A，其中，物料A中无水氯化铁的质量-体积浓度为0.05g/L；将蒽加入二氯甲烷中混合均匀得到物料B，其中，物料B中，蒽的质量-体积浓度为150g/L；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为55℃，反应的时间为18h，氯甲基甲基醚与物料B中蒽的摩尔比为4：1，物料A中无水氯化铁与物料B中蒽的摩尔比为0.9：1，反应结束后经冷却、过滤、洗涤、干燥得到所述非金属可见光光催化剂。

实施例4

本实施例所述非金属可见光光催化剂，以菲和氯甲基甲基醚为原料，以无水氯化铝为催化剂制备而成。

本实施例所述非金属可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无水氯化铝加入氯仿中混合均匀得到物料A，其中，物料A中，无水氯化铝的质量-体积浓度为0.1g/L；将菲加入氯仿中混合均匀得到物料B，其中，物料B中，菲的质量-体积浓度为20g/L；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为25℃，反应的时间为20h，氯甲基甲基醚与物料B中菲的摩尔比为1：1，物料A中无水氯化铝与物料B中菲的摩尔比为1.2：1，反应结束后冷却至室温，过滤后依次用甲醇和水洗涤至滤液澄清，然后将滤饼在78℃下真空干燥7.5h，再加入索氏提取器中，用甲醇提取26h，经110℃真空干燥12h得到所述非金属可见光光催化剂。

实施例5

本实施例所述非金属可见光光催化剂，以菲和氯甲基甲基醚为原料，以无水氯化铝为催化剂制备而成。

本实施例所述非金属可见光光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将无水氯化铝加入氯仿中混合均匀得到物料A，其中，物料A中无水氯化铝的质量-体积浓度为0.4g/L；将菲加入氯仿中混合均匀得到物料B，其中，物料B中，菲的质量-体积浓度为250g/L；

S2、在氮气的保护下，将氯甲基甲基醚和物料A分别加入物料B中进行反应，其中，反应的温度为80℃，反应的时间为15h，氯甲基甲基醚与物料B中菲的摩尔比为5：1，物料A中无水氯化铝与物料B中菲的摩尔比为0.3：1，反应结束后冷却至室温，过滤后依次用甲醇和水洗涤至滤液澄清，然后将滤饼在80℃下真空干燥8h，再加入索氏提取器中，用甲醇提取24h，经110℃真空干燥12h得到所述非金属可见光光催化剂。

本发明所述非金属可见光光催化剂，以稠环芳香烃和氯甲基甲基醚为原料，以无水金属路易斯酸为催化剂制备而成，其为采用非金属原料制备而成的纯有机非晶型聚合物，其性能稳定，在可见光区具有一个比较宽的吸收峰，表明其具有较低的禁带宽度，具有半导体的性质，将其用作可见光光催化剂，光量子产率高，光催化效率和对太阳的利用率高。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

一种非金属可见光光催化剂及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。