[發明專利]一種含氧g-C3

在審

• 申請號: 202110285206.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112958141A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 黃鵬儒;張穎;黃強;孫志海;彭樂宇;李子源;徐芬;孫立賢
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/04
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 楊雪梅

本發明公開了一種含氧g?C₃N₄納米片光催化劑的制備方法，包括如下步驟：1）一定質量比的二氰二胺和氯化銨加入水中進行分散溶解，并在80℃的條件下水浴加熱直至得到干燥的粉末狀混合物；2）將混合物在340℃條件下加熱2h后以2.5℃/min的速率升至600℃并保溫4h，然后自然冷卻至室溫，得到超薄片狀g?C₃N₄光催化劑。這種催化劑的制備方法簡單、低危險，重復使用率高，成本低，所制備的催化劑對于光催化產氫表現出較高的催化活性，在光催化產氫方面具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及g-C₃N₄材料的制備，具體是一種含氧g-C₃N₄納米片光催化劑的制備方法和應用。

背景技術

隨著經濟的迅速發展與人口的不斷增長，煤、石油、天然氣等不可再生能源日益緊張，由此產生的能源危機問題越發凸顯，同時帶來的環境問題也不可忽視。環境的污染威脅著人們的生命健康，這迫使研究不得不發展新型能源。半導體光催化技術已成為應對全球能源和環境危機的有前途的技術。

光催化產氫是一種新型高效的產氫方法，通過光輻射在光催化半導體材料上，產生光生電子和空穴并分離，分別在半導體材料的不同位置將水還原成氫氣以及將水氧化成氧氣，實現光催化分解水制取氫氣，目前的光催化制氫材料主要有鉭酸鹽、鈦酸鹽、過渡金屬硫化物等，其中石墨相氮化碳g-C₃N₄在小于475nm的波長下具有良好的光化學活性，并且制備方法簡單、廉價易得、化學性質穩定，是一種廣泛研究的光催化產氫材料，但是g-C₃N₄的帶隙較寬，對可見光的吸收范圍較窄，降低了催化劑對光能的利用率，并且g-C₃N₄的光生電子和空穴很容易復合，抑制了催化劑的光催化活性和產氫性能。

到目前為止，人們已經探索了集中提高g-C₃N₄光催化活性的方法，主要包括摻雜金屬或非金屬、與其他半導體構筑異質結、與有機分子共聚、染料敏化等，但是這些策略仍然存在某些缺點。具體而言，通過摻雜形成的孤立態可以充當光生載流子的復合中心。盡管異質結構有助于光致空穴電子對的分離，但他們通常會犧牲樣品的氧化還原能力；染料敏化的光催化劑通常由于光照下染料分子的不穩定性而使光催化活性下降。目前，Lu等人因此，盡管為開發具有增強光催化活性的g-C₃N₄付出了巨大的努力，但是這些光催化劑的實際性能未滿足應用要求。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種含氧g-C₃N₄納米片光催化劑的制備方法和應用。這種催化劑的制備方法簡單、低危險，重復使用率高，成本低，所制備的催化劑對于光催化產氫表現出較高的催化活性，在光催化產氫方面具有廣泛的應用前景。

實現本發明目的的技術方案是：

一種含氧g-C₃N₄納米片光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1）一定質量比的二氰二胺和氯化銨加入裝有水的圓底燒瓶中進行分散溶解，將燒瓶置于水浴鍋上，在80℃的條件下水浴加熱直至得到干燥的粉末狀混合物；

2）將混合物置于坩堝中，在馬弗爐中經二次升溫煅燒，即在340℃條件下加熱2h后以2.5℃/min的速率升至600℃并保溫4h，然后自然冷卻至室溫，得到超薄片狀g-C₃N₄光催化劑。

所述步驟1）中的質量比為1:1、1:2、1:4 、1:5中的一種。

所述步驟1）中的質量比為1:4。