[發(fā)明專利]一種硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710366797.0
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107398292A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫曉君;楊豆豆;張鳳鳴;董鴻;孟祥斌;劉斌;張欣;黃曉寬
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料的制備方法，屬于材料制備和能源環(huán)境領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會的發(fā)展離不開能源，而現(xiàn)有能源大多依賴于化石燃料的燃燒。但化石燃料在為我們提供能源的同時(shí)有著余量稀缺、二次污染的問題，因此，發(fā)展清潔能源迫在眉睫。在眾多清潔能源中，氫能受到了廣泛的關(guān)注。目前產(chǎn)氫技術(shù)主要有裂解石油、電解水、光催化裂解水等。但裂解石油的方法仍受化石能源制約，電解水的方法則消耗了大量的電能，故光催化裂解水這一低成本產(chǎn)氫途徑成為最優(yōu)選擇。為提高光催化裂解水的效率，各種催化劑被引入反應(yīng)體系。石墨相氮化碳由于其制備價(jià)格低廉、化學(xué)穩(wěn)定性較好而具有極大的研究價(jià)值，然而，石墨相氮化碳同時(shí)存在著光生電子-空穴復(fù)合速率快、比表面積小的缺點(diǎn)，不利于其在光催化反應(yīng)中的應(yīng)用，采用助催化劑與石墨相氮化碳進(jìn)行復(fù)合則能有效提高催化劑的產(chǎn)氫效能。常用的助催化劑通常含有貴金屬元素，如鉑等，提高了反應(yīng)的成本。本發(fā)明摒棄了貴金屬元素，采用ZIF-67CoNi沸石咪唑酯骨架材料作為原材料生成的過渡金屬硒化物二硒化鈷、二硒化鎳具有粒徑小、比表面積大的性質(zhì)，且由于硒原子半徑大，電負(fù)性低，對鈷、鎳的外層電子作用力小，這些電子能夠促進(jìn)氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，并聯(lián)同石墨相氮化碳光催化劑材料產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而使過渡金屬硒化物二硒化鈷、二硒化鎳作為助催化劑與石墨相氮化碳復(fù)合的材料有利于光催化產(chǎn)氫反應(yīng)中電子的傳輸，同時(shí)也減少了電子-空穴復(fù)合。但在現(xiàn)有研究中，這一復(fù)合材料尚未被用本發(fā)明方法制備且并未在光催化產(chǎn)氫方面進(jìn)行應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供了一種硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料的制備方法。該制備方法具有制備工藝簡單，易于控制，合成成本低等特點(diǎn)。所得納米級二硒化鈷、二硒化鎳助催化劑材料在石墨相氮化碳上負(fù)載，用于光催化產(chǎn)氫催化活性高。

一種硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料的制備方法，其由二硒化鈷、二硒化鎳納米顆粒沉積在層狀石墨相氮化碳表面形成，所述的硒化物是二硒化鈷、二硒化鎳復(fù)合物，所述復(fù)合光催化材料中硒化物以硒元素計(jì)的載量質(zhì)量百分比為2.5-12.5%。

一種硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備ZIF-67CoNi沸石咪唑酯骨架材料；

（2）制備石墨相氮化碳粉體；

（3）將ZIF-67CoNi沸石咪唑酯骨架材料、硒粉和石墨相氮化碳粉體按一定比例進(jìn)行混合，瑪瑙研缽研磨一定時(shí)間，在N₂氣氛下煅燒后，得到硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料；

按上述方案，步驟（3）所述煅燒過程為5~10℃/min升溫至300~350 ℃保溫3~5小時(shí)。

本發(fā)明二硒化鈷、二硒化鎳以硒粉和ZIF-67CoNi沸石咪唑酯骨架材料為原材料制備，采用鍛燒方法即可獲得一種硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料，該方法可保證納米級二硒化鈷、二硒化鎳在石墨相氮化碳上負(fù)載。由此得到的硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料能夠有效地增大反應(yīng)接觸面積、減少光生電子和空穴的復(fù)合，從而使二硒化鈷、二硒化鎳作為助催化劑有效的提高了石墨相氮化碳的光催化產(chǎn)氫性能。因此，這種硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料在光催化、能源及環(huán)境等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明提供的制備方法及其得到的材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明提供的制備工藝簡單，操作方便，合成成本低，所得材料熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性好，易于儲存，并且選取不同的負(fù)載比例可以控制其性能；

（2）本發(fā)明制備的硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料有效解決了單一石墨相氮化碳材料的光生電子空穴對復(fù)合率高的問題，提高了光催化反應(yīng)速率，進(jìn)一步提高了產(chǎn)氫效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明不同實(shí)施例制備的硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化材料的X射線粉末衍射檢測圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料掃描電鏡圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑材料元素分析圖。

圖4為本發(fā)明不同實(shí)施例制備的硒化物/石墨相氮化碳復(fù)合光催化劑、單一的石墨相氮化碳材料可見光光催化分解水產(chǎn)氫速率對比圖。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)說明。

具體實(shí)施例1