[發明專利]一種Ag-Pt雙金屬負載的含有氮空位氮化碳納米片復合光催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201910660256.8
• 申請日: 2019-07-22
• 公開（公告）號: CN110433841B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 董鵬玉;孟承啟;奚新國;程婷;陳小衛;劉大興
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 孟捷

本發明公開了一種Ag?Pt雙金屬負載的含有氮空位氮化碳納米片復合光催化劑的制備方法，先制備Ag納米粒子，再制備Ag?Pt雙金屬助催化劑，經過H₂氣氛高溫煅燒和超聲剝離法制備氮空位氮化碳納米片，最后將Ag?Pt雙金屬助催化劑負載到氮空位氮化碳納米片上，得到Ag?Pt雙金屬負載的含有氮空位氮化碳納米片復合光催化劑。本發明通過將Pt負載在Ag上，形成Ag?Pt雙金屬助催化劑，防止Ag被氧化，阻止催化劑失活；同時使得助催化劑組分中Pt的用量減小，從而降低了催化劑整體生產成本。本發明通過四步法制備了Ag?Pt雙金屬負載的氮空位氮化碳復合光催化劑，從而提高其光催化產氫活性。

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，特別涉及一種Ag-Pt雙金屬負載的含有氮空位氮化碳納米片復合光催化劑的制備方法。

背景技術

隨著全球經濟社會的快速發展，人類對傳統的化石燃料的需求量迅速增加，導致了傳統碳氫燃料的日漸枯竭，因此人類即將面臨嚴峻的能源危機。在逐漸嚴重的能源危機的前提下，環境的污染問題也隨之日益突出，特別是大氣污染和水污染的問題。目前各國大都面臨和亟待解決能源危機和環境問題，若不采取有效地改善策略，人類將無法實現可持續發展。因此，如果能利用新的策略開發一種新型催化劑，這種催化劑能夠吸收利用太陽光，將光能快速的轉化為化學能從而分解水產生氫氣。這種通過催化劑利用太陽能轉化為清潔無污染的氫能，不僅從根源上解決了環境污染問題，也在一定程度上緩解了能源危機。

利用太陽能光催化反應既可以光催化分解水產氫產氧，又能光催化分解水中污染物，是一種綠色、高效的解決能源和環境問題的有效途徑。尋找高性能低成本的半導體光催化劑成為光催化反應的關鍵問題。

石墨相氮化碳因其獨特的半導體能帶結構，優異的化學和熱穩定性，作為一種不含金屬組分的可見光光催化劑可用于光解水產氫產氧，引起人們的廣泛關注。氮化碳不僅無毒穩定，且其原料廉價，制備工藝簡單，滿足光催化劑的基本要求，而且還具備聚合物半導體的化學組成和能帶結構易調控等特點，被認為是光催化研究領域最值得深入探索的研究方向之一（Nature Materials, 2009, (8): 76-80）。然而，氮化碳光催化劑的量子效率仍然較低，光催化活性有待進一步提高。通過用貴金屬對氮化碳進行修飾能夠提升它的光催化性能。Lei Ge課題組通過簡便的加熱方法制備負載有貴金屬Ag納米顆粒的新型聚合物氮化碳光催化劑（Applied Catalysis A: General 409– 410 (2011) 215– 222）；他們發現，與純氮化碳相比，Ag/g-C₃N₄光催化劑對降解甲基橙和產氫有了明顯的提升，它的產氫速率是純氮化碳的11.7倍；然而該制備方法中所用的AgNO₃溶液含有大量Ag離子，很容易被氧化，實驗要求苛刻。周寧等采用簡單的濕浸法制備了Pt/g-C₃N₄光催化劑（石油化工，2017，46（8），1012-1016），通過將Pt負載到氮化碳上在可見光下光催化脫硫的效果達到了76.8％；然而，Pt的成本較高，限制了其實際應用。

發明內容

本發明提供了一種Ag-Pt雙金屬負載的含有氮空位氮化碳納米片復合光催化劑的制備方法，以解決現有技術中貴金屬單質修飾氮化碳存在的問題，具體地講，解決現有技術中貴金屬Pt價格太高，修飾氮化碳后成本大大增加；貴金屬Ag易氧化，修飾氮化碳后易引起催化劑失活的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種Ag-Pt雙金屬負載的含有氮空位氮化碳納米片復合光催化劑的制備方法，其特征在于，先制備Ag納米粒子，再制備Ag-Pt雙金屬助催化劑，經過超聲剝離法制備氮空位氮化碳納米片，最后將Ag-Pt雙金屬助催化劑負載到氮空位氮化碳納米片上，得到Ag-Pt雙金屬負載的含有氮空位氮化碳納米片復合光催化劑。

進一步的，所述Ag-Pt雙金屬負載的含有氮空位氮化碳納米片復合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1、制備Ag納米粒子分散液：