[發明專利]一種四硫化釩-硫化鎳/石墨相氮化碳光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110871012.1
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113413905B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 曹麗云;陳倩;肖婷;馮亮亮;牛夢凡;黃劍鋒
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/08;C01B3/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種四硫化釩?硫化鎳/石墨相氮化碳光催化劑及其制備方法，屬于光催化技術領域。通過將氰胺經一步煅燒處理，將所得煅燒后樣品冷卻后研磨得到g?C₃N₄；將鎳源、氯化釩、尿素和氯化銨和聚乙烯吡咯烷酮混合均勻得到混合液，將混合液進行水熱反應后，收集沉淀干燥后得到NiV?LDH；將研磨處理后的NiV?LDH與g?C₃N₄混合均勻，經復合反應得到沉淀粉體D；在惰性氣氛中，將粉體D與硫氰酸銨混合進行煅燒處理，制得四硫化釩?硫化鎳/石墨相氮化碳光催化劑。采用本發明所述制備方法制得的四硫化釩?硫化鎳/石墨相氮化碳光催化劑，可以有限避免活性位點的堵塞和雙助催化劑的團聚問題；并可以有效改善但金屬硫化物電導率較低的問題。

技術領域

本發明屬于光催化技術領域，涉及一種四硫化釩-硫化鎳/石墨相氮化碳光催化劑及其制備方法。

背景技術

21世紀最重要的兩個主題就是能源和環境。化石能源的消耗和環境的持續惡化對全人類的生存和發展構成了巨大威脅。氫氣作為一種環保、高效的清潔能源，在目前的能源研究領域占據著重要位置。通過光催化技術將太陽能轉化為清潔氫是滿足全球不斷增長的能源需求和減輕環境問題的有效途徑，也更符合可持續發展的理念，因此開發低成本、環保且高效的催化劑是研究人員一直以來不斷探索的目標。

g-C₃N₄作為一種非貴金屬催化劑，化學性質穩定，易于制備、成本低廉，在光催化領域引起廣泛的關注。但是由于純相g-C₃N₄具有較低的比表面積、較高的載流子復合速率限制了它的應用。[劉凱,蘇揚航,韓亞翔,等.介孔NiS₂/S-g-C₃N₄的制備及其光催化產氫性能研究[J].功能材料,2020,51(7):7007-7014.]。且由于表面過度釋放氫和光源載流子分離效率低，純g-C₃N₄對氫的演化活性非常低。

科學家不斷地探索各種改性方法來提高g-C₃N₄的光催化產氫的效率，例如引入缺陷空位來增加g-C₃N₄的活性位點，以提高其產氫量[李小為,王彬,尹文軒,等.Cu²⁺改性g-C₃N₄光催化劑的光催化性能[J].物理化學學報,2020,36(3):38-47.]，或者是與其他半導體材料復合來減少其禁帶寬度，來擴大對可見光的吸收范圍從而提高產氫率等[Lu X,Jin Y,Zhang X,et al.Controllable synthesis of graphitic C₃N₄/ultrathin MoS₂nanosheet hybrid nanostructures with enhanced photocatalytic performance[J].Dalton Transactions,2016,45(39):15406-15414.]。但是缺陷的引入難以控制，且實現條件復雜，無法達到低耗高能的環保理念。因此，其中硫是一種典型的具有半導體性質的元素。硫化鎳因其低帶隙能量(約0.9eV)、易于合成和釋放氫的低過電位而表現突出。然而，由于硫化鎳的低電導率和宿主催化劑與輔催化劑之間的接觸有限，阻礙了光產生的載流子的有效分離。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種四硫化釩-硫化鎳/石墨相氮化碳(VS₄-NiS/g-C₃N₄)光催化劑及其制備方法。可以有限避免活性位點的堵塞和雙助催化劑的團聚問題；并可以有效改善但金屬硫化物電導率較低的問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開了一種四硫化釩-硫化鎳/石墨相氮化碳光催化劑的制備方法，包括以下步驟：