[發明專利]一種用于光電催化產氫的薄膜復合材料的制備方法有效

申請號：	201710635723.2	申請日：	2017-07-31
公開（公告）號：	CN107694589B	公開（公告）日：	2020-04-28
發明（設計）人：	劉志鋒;魯雪;王新華	申請（專利權）人：	天津城建大學
主分類號：	B01J27/24	分類號：	B01J27/24;B01J35/02;B01J37/08;B01J37/10;B01J37/34;C25B11/06
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于光電催化薄膜復合材料制備方法
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【說明書】：

本發明公開了一種用于光電催化產氫的薄膜復合材料的制備方法，首先通過熱蒸氣液聚法制備g?C₃N₄薄膜；然后采用水浴法將Sb₂S₃納米球負載到g?C₃N₄薄膜上；最后通過光電化學沉積法將Co?Pi納米顆粒沉積到g?C₃N₄/Sb₂S₃上最終得到g?C₃N₄/Sb₂S₃/Co?Pi薄膜復合材料。本發明提升了g?C₃N₄的可見光吸收，促進了光生電子?空穴對的分離；制備方法簡單易操作，整體成本低廉。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體為一種用于光電催化產氫的g-C₃N₄/Sb₂S₃/Co-Pi薄膜復合材料的制備方法。

背景技術

氫能作為理想高效的綠色能源，具有高能量密度、易儲存等優點，可以作為解決能源危機和保持社會可持續發展的關鍵推動力。自20世紀70年代起，日本學者Fujishima和Honda報道了將TiO₂半導體用作光電化學分解水的光陽極材料后，由于其優異的穩定性，可用性，無毒性和低價格，TiO₂已經成為傳統的光電陽極材料用于光電化學分解水產生氫氣。然而，由于其較寬的帶隙3.2eV，使其僅吸收占太陽光百分之四的紫外光，導致太陽光利用率低。因此，吸收可見光的新型光電極材料引起人們的廣泛研究興趣，特別是價格低廉的非金屬光電極材料。

類石墨碳氮化物g-C₃N₄作為非金屬有機光催化劑，禁帶寬度約為2.7eV，由于其可見光反應、無毒、低成本、高化學熱力學穩定性等優點，使得人們對其的研究興趣日益增加。其優異的化學熱力學穩定性歸因于g-C₃N₄結構中的三均三嗪單元。架狀結構的g-C₃N₄薄膜具有較大的比表面積，提供了較多的反應位點，且架狀結構促進了光的反射捕獲。此外架狀結構的g-C₃N₄薄膜應用于光電化學分解水產氫時，將不會像粉末或塊體那樣分散在水中不易回收循環利用。較寬的可見光吸收范圍和較好的光生電子-空穴對分離是衡量半導體光電催化性能好的關鍵性因素。而Sb₂S₃等硫化物半導體禁帶寬度普遍較窄以至于可以大幅度提高可見光響應范圍，Co-Pi等共催化劑在分離光生電子-空穴對方面顯示出了優異的性能。因此將Sb₂S₃和Co-Pi共同負載在g-C₃N₄薄膜表面，以達到g-C₃N₄基薄膜復合材料較佳的光電催化性能。