[發明專利]一種以石墨氮化碳為基底材料的光電極薄膜的制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210184203.5
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114507877A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李永慶;張明怡;邢飛飛;陶然;李一杰;劉世興;范曉星
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: C25B11/095
• 分類號: C25B11/095;C25B11/052;C25B1/04;C25B1/55
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 羅瑩

本發明涉及一種以石墨氮化碳為基底材料的光電極薄膜的制備方法和應用，屬于光電化學技術領域。將三聚氰胺放入蒸餾水中，在攪拌器上加熱至溶液澄清，加入對苯二甲醛粉末，攪拌一段時間后，放入烘箱中烘干，得前驅體，在氮氣環境下將前驅體進行高溫煅燒，得到目標產物，將目標產物研磨成粉末，然后取適量粉末分散于含I₂的丙酮中，超聲震蕩得電泳沉積懸浮液，將兩個面積相等的透明導電玻璃面對面相互平行浸入電泳沉積懸浮液中，電沉積制備光電極薄膜。利用本發明的方法制備的以石墨氮化碳為基底材料的光電極薄膜，能夠使得電子空穴對有效分離，降低電子空穴的復合率，進而可以有效的提高光電化學性能，達到高效地分解水的目的。

技術領域

本發明涉及一種以石墨氮化碳為基底材料的光電極薄膜的制備方法和應用，屬于光電化學技術領域。

背景技術

隨著人類社會的發展，化石燃料的燃燒引發了一系列嚴重的環境問題。解決環境污染和能源短缺的光電化學電池已成為人們關注的焦點。光電化學分解水制氫將太陽能轉換成可儲存的化學能，是21世紀解決環境和能源問題的主要手段。石墨化碳氮化光催化劑是一種價格低廉、資源豐富、穩定性好的光催化材料，被認為是具有凈化污染和節能前景的光催化材料。然而，未修飾的石墨氮化碳由于其相對低效的光吸收，低的電子-空穴分離效率和較少的活性位點限制其實際應用。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種以石墨氮化碳為基底材料的光電極薄膜的制備方法和應用，該方法易操作、簡單、方便、成本低、條件溫和、有利于大規模生產。

本發明采用的技術方案為：一種以石墨氮化碳為基底材料的光電極薄膜的制備方法，包括如下步驟：

1)將三聚氰胺加入蒸餾水中，加熱磁力攪拌至溶液澄清，然后加入對苯二甲醛，繼續加熱磁力攪拌，將所得混合液放入烘箱中烘干，得到前驅體；

2)將步驟1)所得前驅體在氮氣環境下高溫煅燒，得到目標產物；

3)將步驟2)所得目標產物研磨成粉末，取適量粉末分散于丙酮中，再加入I₂，密封超聲震蕩，得到電泳沉積懸浮液；

4)將兩個面積相等的透明導電玻璃(FTO)作為正負電極，將兩電極面對面相互平行浸入步驟3)獲得的電泳沉積懸浮液中，并在兩電極間施加一定的直流電壓，設定沉積時間，沉積完成后，切斷電流，將兩電極從電泳沉積懸浮液中取出，在室溫下晾干，得到以石墨氮化碳為基底材料的光電極薄膜。

進一步的，上述制備方法，步驟1)中，按質量比，對苯二甲醛:三聚氰胺＝1～20:300。

進一步的，上述制備方法，步驟1)中，所述加熱溫度為100℃。

進一步的，上述制備方法，步驟1)中，所述烘干溫度為50-100℃。

進一步的，上述制備方法，步驟2)中，所述煅燒溫度為500-600℃，升溫速率為5℃/min。

進一步的，上述制備方法，步驟2)中，所述煅燒時間為4h。

進一步的，上述制備方法，步驟3)中，所述粉末的添加量為0.05-0.1g。

進一步的，上述制備方法，步驟3)中，所述丙酮為25mL。

進一步的，上述制備方法，步驟4)中，所述直流電壓為25V，沉積時間為1-5min。

根據上述制備方法制備的一種以石墨氮化碳為基底材料的光電極薄膜在光電化學水分解中的應用。

本發明的有益效果是：

1、本發明提供的以石墨氮化碳為基底材料的光電極薄膜更容易使光生電子空穴有效分離，降低復合率，可以有效的提高光電化學性能。