[發(fā)明專利]一種過渡金屬磷化物/g-C3N4復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811011191.6
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109107597A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鑫;沈榮晨;謝君
• 申請（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明提供了一種過渡金屬磷化物/g?C₃N₄復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。所述的過渡金屬磷化物/g?C₃N₄復(fù)合材料，通過將過渡金屬磷化物負(fù)載在g?C₃N₄上，可以顯著降低光生電子和空穴的復(fù)合及降低析氫過電勢，從而提升了g?C₃N₄光催化反應(yīng)活性，所述的過渡金屬磷化物/g?C₃N₄復(fù)合材料可應(yīng)用在光催化反應(yīng)體系特別是光催化分解水產(chǎn)氫氣體系中。本發(fā)明所述的制備方法能夠提高過渡金屬磷化物與g?C₃N₄的界面結(jié)合性能，繼而提高催化活性，另外所述制備方法操作簡單、適用性廣、重復(fù)性好、適用范圍廣，為降低光催化成本和在光催化制氫方面提供了一種可靠的方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種過渡金屬磷化物/g-C₃N₄復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

為了解決能源危機和環(huán)境污染的問題，氫氣作為化石燃料的理想替代品受到了廣泛關(guān)注。在1972年由Fujishima和Honda提出光電化學(xué)分解水的概念后，研究人員開發(fā)了各種光催化劑，包括氧化物，硫化物，氮化物，氮氧化物，碳化物及其復(fù)合材料。但是，由于其自身的缺點，如高的電子空穴復(fù)合率、可見光吸收不足、低的比表面積、表面反應(yīng)活化位點少、表面反應(yīng)動力學(xué)緩慢、不高的氧化能力和低的電荷遷移率等。另外光生空穴的氧化能力只能氧化水產(chǎn)氧，而不是形成非選擇性的羥基自由基?OH。這需要降低半導(dǎo)體的VB位置以增強它的水氧化能力。雖然這些本身的缺點大大限制了其光催化性能，也給我們在構(gòu)建更高效g-C3N4基光催化劑上提供更多的機會。

目前半導(dǎo)體光催化劑的改性策略主要圍繞帶隙工程、缺陷控制、形貌調(diào)控、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)和助催化劑負(fù)載等展開，其中搭載助催化劑被認(rèn)為是改善電荷分離和提高析氫效率最有效策略之一。到目前為止，優(yōu)異的助催化劑都集中在貴金屬上，包括Pt，Au和Ag。然而，由于貴金屬價格昂貴而且稀有，所以在半導(dǎo)體的光催化實際應(yīng)用方面受到了限制。因此，搭載廉價高效的助催化劑以提高半導(dǎo)體光催化活性解決實際應(yīng)用的有效途徑之一，如Ni、NiOx、NiSx、Ni(OH)x、Ni2P和Ni12P5。但硫化物、氧化物和氫氧化物在電子電導(dǎo)率方面的缺陷導(dǎo)致g-C₃N₄的催化活性仍然不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種過渡金屬磷化物/g-C₃N₄復(fù)合材料，所述過渡金屬磷化物/g-C₃N₄復(fù)合材料能夠為應(yīng)用在光催化反應(yīng)特別是光催化產(chǎn)氫，在光催化產(chǎn)氫方面提供了一個有效的方案。

本發(fā)明的另一個目的是提供所述過渡金屬磷化物/g-C₃N₄復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明的再一個目的是提供所述過渡金屬磷化物/g-C₃N₄復(fù)合材料的應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種過渡金屬磷化物/g-C₃N₄復(fù)合材料，由以下按質(zhì)量百分比計算的組分組成：過渡金屬磷化物 0.5%~5%、g-C₃N₄95%~99.5%；所述過渡金屬磷化物中的過渡金屬選自Co、Ni、Fe、Mo中的一種或多種。

進(jìn)一步地，所述過渡金屬磷化物為一元過渡金屬磷化物、二元過渡金屬磷化物、三元過渡金屬磷化物。

進(jìn)一步地，所述一元過渡金屬磷化物為CoP、NiP、FeP、MoP；所述二元過渡金屬磷化物為CoNiP、CoFeP；所述三元過渡金屬磷化物為CoNiFeP。