[發(fā)明專利]一種具有電荷傳遞鏈的非金屬光催化劑及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113042090B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發(fā)明（設計）人: 張靜;白松;羅丹
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧石油化工大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/08;C01B3/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬叢

本發(fā)明涉及光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有電荷傳遞鏈的非金屬光催化劑及其制備方法和應用。本發(fā)明提供的非金屬光催化劑，包括g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;、蜜勒胺和g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;；所述g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;、蜜勒胺和g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;之間形成三元結(jié)。本發(fā)明所述三元結(jié)的構(gòu)建可以使蜜勒胺的光生電子傳遞至g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;，再傳遞到g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;，而三元結(jié)中光生空穴的傳遞方向相反，即g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;的光生空穴可以傳遞至g?Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;，再傳遞至蜜勒胺，減少單一材料中電子和空穴的復合，從而促進光生電子和空穴的分離，最終提高本發(fā)明所述非金屬光催化劑的光催化活性。另外，由于三者近似的電子結(jié)構(gòu)能使光生電子在其間更容易實現(xiàn)遷移，從而提高光催化劑分解水產(chǎn)氫效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有電荷傳遞鏈的非金屬光催化劑及其制備方法和應用。

背景技術(shù)

能源問題是人們近年來愈加關(guān)注的現(xiàn)實問題，如何減少石油、煤炭等不可再生能源的利用，轉(zhuǎn)而使用對環(huán)境友好的可再生能源，是人們面臨的一個重要課題。當前的可再生能源如風能、地熱能和生物質(zhì)等存在地域限制、投資成本高、受環(huán)境影響大等限制。太陽能是相對其他能源最穩(wěn)定、分布最廣泛且最為環(huán)保、成本最低的能源，一直受到科研人員的廣泛關(guān)注。由此而發(fā)展的光催化劑經(jīng)光照分解水產(chǎn)氫技術(shù)為人類解決能源問題和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了具有廣泛前景的手段。因此，以太陽能為依托，進一步開發(fā)利用綠色環(huán)保、安全高效且較為經(jīng)濟的光催化劑已經(jīng)成為能源領(lǐng)域中的一項重要研究課題。

在眾多光催化材料中，g-C₃N₄越來越受到研究人員的重視，相關(guān)研究成果不斷涌現(xiàn)，作為非金屬半導體，它具有無毒無害，性質(zhì)穩(wěn)定，價格低廉且儲量豐富等優(yōu)點，被認為是具有光明前景的光分解水產(chǎn)氫材料。但單一g-C₃N₄禁帶寬度較大、可見光利用率低、光生電子和空穴復合率高等缺點制約其光催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有電荷傳遞鏈的非金屬光催化劑及其制備方法和應用，所述具有電荷傳遞鏈的非金屬光催化劑解決了g-C₃N₄禁帶寬度較大、可見光利用率低、光生電子和空穴復合率高的缺陷，在可見光的催化下，能夠快速高效的催化光照分解水產(chǎn)生氫氣。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種具有電荷傳遞鏈的非金屬光催化劑，包括g-C₃N₄、蜜勒胺和g-C₃N₅；

所述g-C₃N₄、蜜勒胺和g-C₃N₅之間形成三元結(jié)。

優(yōu)選的，所述g-C₃N₅和蜜勒胺的總質(zhì)量與g-C₃N₄的質(zhì)量比為(0.025～0.25)：0.9。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的具有電荷傳遞鏈的非金屬光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將g-C₃N₄和3-氨基-1,2,4-三唑混合，焙燒，得到所述具有電荷傳遞鏈的非金屬光催化劑；

所述焙燒的溫度為400～600℃，時間為2～4h。