[發明專利]一種復合光催化劑及其制備方法以及應用

有效

• 申請號: 201810140591.0
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108325558B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 徐安武;馬柳波
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C01B3/04
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙青朵<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供了一種復合光催化劑，由g?C₃N₄和二氫吡啶制備而成。在本發明中，將g?C₃N₄和二氫吡啶復合制備復合光催化劑，其中，二氫吡啶(在本發明中，所述二氫吡啶簡稱為：DHPE)具有很強的還原性，能夠與g?C₃N₄中的空穴復合，并將空穴轉移給犧牲劑，從而有效的抑制g?C₃N₄中電子和空穴的復合，實現高效制氫。本發明制備的g?C₃N₄/DHPE復合光催化劑無毒無污染，可以大范圍應用，特別是在光催化分解水制氫方面具有很高的活性與穩定性，具有很好的應用前景和市場價值。另外，本發明提供的復合光催化劑制備方法簡單、易行，可以大規模生產。

技術領域

本發明屬于光催化技術領域，具體涉及一種復合光催化劑及其制備方法以及應用。

背景技術

隨著社會的發展與進步，人類對于能源的需求日益增加，但與此同時化石能源在快速枯竭，如何開發一種新的能源來代替現在的傳統化石能源成為現階段人類關注的課題。其中太陽能被認為是取之不盡用之不竭的能源，而地球75％的面積被海洋所覆蓋，利用太陽光分解水制得清潔能源氫氣，被認為是取代化石能源最行之有效的方法。因此如何建立一種穩定、高效、低廉的多相光催化分解水制氫方法是當今面臨的一個巨大挑戰。

催化劑能夠降低活化能、很好的提高反應速率，因此制備一種高效、穩定、安全的催化劑是提高光催化制氫效率的有效途徑。在過去的幾十年里，科學家已經發現的潛在具有光催化功能的催化劑包括二氧化鈦、CdS、BiVO₄、Ta₃N₅、TaON等共軛聚合物。但這些催化劑都存在一定的不足和缺點，例如催化活性不高，對環境有污染等。

石墨相碳三氮四(g-C₃N₄)作為一種新型的無機層狀光催化劑，由于其具有較好的熱穩定性和化學穩定性、資源廣泛、制備成本低等優點成為目前光催化研究的熱點。然而，由于其電子和空穴容易發生復合，而且對可見光吸收較弱，純的g-C₃N₄的光催化活性較低，需要一個新的光催化系統來提高其光催化制氫性能。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種復合光催化劑及其制備方法以及應用，本發明提供的復合光催化劑具有較高的光催化活性以及穩定性。

本發明提供了一種復合光催化劑，由g-C₃N₄和二氫吡啶制備而成。

在本發明中，所述g-C₃N₄和二氫吡啶的質量比為100：(2～6)，優選的，所述g-C₃N₄和二氫吡啶的質量比為100：4。

在本發明中，所述二氫吡啶的化學全稱為：2，6-二甲基-3，5-二乙酯基-1，4-二氫吡啶，簡稱為DHPE。

本發明還提供了一種上述復合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

A)將g-C₃N₄和二氫吡啶在水中混合分散，得到混合溶液；

B)將所述混合溶液烘干，得到復合光催化劑。

本發明首先將g-C₃N₄和二氫吡啶在水中混合分散，得到混合溶液。

其中，所述g-C₃N₄的制備方法為：

將三聚氰胺海綿浸漬于二氫二胺的水懸浮液中，得到沉積有二氫二胺的三聚氰胺海綿；