[發明專利]碳化鎳/氮化碳納米片光催化材料及制備方法和應用在審

申請號：	202010797479.1	申請日：	2020-08-10
公開（公告）號：	CN111790432A	公開（公告）日：	2020-10-20
發明（設計）人：	陳瀚翔;于亞輝;許暉	申請（專利權）人：	泰州市海創新能源研究院有限公司
主分類號：	B01J27/24	分類號：	B01J27/24;C01B3/04
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摘要：
搜索關鍵詞：	碳化氮化納米光催化材料制備方法應用
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【說明書】：

本發明涉及光催化材料，特指金屬性碳化鎳/氮化碳納米片光催化材料及制備方法和應用，屬于納米材料和光解水產氫技術領域。本發明在氮氣氣氛下，乙酰丙酮鎳在烯烴胺中低溫熱解制備了高質量的Ni₃C納米粒子。在此基礎上，采用簡單兩步法成功合成了新型的Ni₃C/2D g?C₃N₄納米異質結。其產氫性能，較單一二維氮化碳的產氫活性得到明顯提升。

技術領域

本發明涉及光催化材料，具體的為碳化鎳/氮化碳納米片光催化材料及制備方法和應用，屬于納米材料和光解水產氫技術領域。

背景技術

隨著科學技術的進步和工業化進程的推進，人們的生活水平質量有了明顯提升，但是隨之而來的能源危機和環境污染問題成了當今社會發展的所面臨的棘手難題。因此，如何合理高效解決上述問題成為了世界各國環境治理和能源開發研究者競相關注的焦點。氫能被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，人類對氫能應用自200年前就產生了興趣，到20世紀70年代以來，世界上許多國家和地區就廣泛開展了氫能研究。而太陽能產氫是一種綠色且環保的技術，它將取之無限的太陽能源源不斷地轉換為氫能以供人類使用。到目前為止，太陽能直接轉化為能源燃料和化學能源已被視為解決未來能源和環境危機的綠色可持續途徑之一。

除了作為驅動力的太陽光之外，光催化需要適當的半導體來進行許多催化反應，目前，在研究對可見光有活性、有響應半導體光催化劑時，聚合物半導體即石墨碳氮化物(g-C₃N₄) 在新一代光催化劑研究領域中引起了人們的廣泛關注，由于其易于合成，作為π-π共軛材料優異半導體特性，對可見光有響應，載流子傳輸能力強、光生電子-空穴的快速分離和遷移，高物理化學穩定性和“地表含量豐富”性質從而被廣泛應用于光催化制氫、降解污染物、有機反應等領域的研究。然而，由于g-C₃N₄中電荷載流子復合率高、量子效率低、比表面積小、導電性差，而且在460 nm以上的吸收性能不足等缺點，使得g-C₃N₄在實際應用中仍然存在阻礙。為了提高g-C₃N₄的光催化效率，往往用諸如鉑的金屬作為提高光催化效應的助催化劑，然而鉑是貴金屬，其高昂的成本限制了其應用的范疇，所以開發擁有高效的光催化效果以取代貴金屬鉑的非貴金屬助催化劑是具有前景且有意義的。碳和鎳元素是在地球上富含廣泛，故通過合成碳化鎳，將碳化鎳作為一種廉價的助催化劑來顯著改善g-C₃N₄的光催化產氫性能。在氮氣氣氛下，乙酰丙酮鎳在烯烴胺中低溫熱解制備了高質量的Ni₃C納米粒子。在此基礎上，采用簡單兩步法成功合成了新型的Ni₃C/2D g-C₃N₄納米異質結。本工作可望為金屬碳化物作為非貴金屬助催化劑，實現高效、低成本的g-C₃N₄基光催化產氫提供新思路，并為替代鉑的一種助催化劑的研發提供可能。因此，碳化鎳材料是有希望替代鉑等貴金屬的一種助催化劑。