[發(fā)明專利]一種具有界面協(xié)同相互作用的MX

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210525548.2
• 申請(qǐng)日: 2022-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114797940B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯杰;李秀華;劉玉炳;徐乃章
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;C01B3/04
• 代理公司: 南京申云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32274
• 代理人: 邱興天

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有界面協(xié)同相互作用的M_xP/P?PCN復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于光催化和能源催化技術(shù)領(lǐng)域。該方法利用P間隙摻雜的PCN為催化劑，一步光沉積法在P?PCN催化劑表面沉積過(guò)渡金屬磷化物，構(gòu)建具有界面協(xié)同相互作用的復(fù)合催化劑。與單純PCN相比，過(guò)渡金屬磷化物中過(guò)渡金屬中心M與P?PCN中摻雜的P之間易于通過(guò)原位生成界面P?M?P鍵，形成具有強(qiáng)相互作用的親密界面，顯著改善二者之間的界面相容性，有效促進(jìn)光生電荷在界面間的快速轉(zhuǎn)移，表現(xiàn)出優(yōu)異的替代Pt作為助催化劑高效析氫的能力，為利用非貴金屬助催化劑高效裂解水制氫提供了新的途徑，且制備方法具有普適性，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化和能源催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有界面協(xié)同相互作用的M_XP/P-PCN復(fù)合催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

眾所周知，將聚合物氮化碳(PCN)(見(jiàn)式1)與金屬助催化劑結(jié)合是提高其光催化效率的有效策略，助催化劑不僅可以捕獲光生載流子，還可以作為活性位點(diǎn)降低反應(yīng)過(guò)電勢(shì)。目前常用的助催化劑通常是Au、Pt、Ag等貴金屬元素，由于其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和催化活性，因此，它們被廣泛用作提高PCN光催化活性的有效助催化劑。

盡管貴金屬表現(xiàn)出優(yōu)良的活性，但其天然稀缺性限制了其作為助催化劑的廣泛使用。過(guò)渡金屬磷化物，由于其含量豐富、成本低、穩(wěn)定性好而引起了研究者廣泛的關(guān)注。

雖然以上常規(guī)方法合成的負(fù)載過(guò)渡金屬磷化物助催化劑的催化劑在一定程度上加快了析氫速率，但其在光活性材料的表面通常是隨機(jī)分布的，且二者之間的界面通常是物理耦合，這意味著組分之間的相互作用相對(duì)較弱，不利于界面光生電子轉(zhuǎn)移和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

現(xiàn)有技術(shù)中，文獻(xiàn)(ACS Sustainable ChemistryEngineering，8(2020)2919-2930)和 Journal of Materials Chemistry A，4(2016)9998-10007)報(bào)道了使用過(guò)渡金屬Co_XP或Ni_XP作為助催化劑，采用固相熱化學(xué)反應(yīng)法以及光沉積法合成PCN與金屬助催化劑結(jié)合的復(fù)合光催化劑，但存在制備過(guò)程繁瑣、助催化劑與主催化劑之間作用力弱和光生載流子復(fù)合嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

因此，采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用性高、反應(yīng)條件溫和且制備過(guò)程簡(jiǎn)單通用的方法構(gòu)建具有協(xié)同相互作用的含過(guò)渡金屬磷化物助催化劑的復(fù)合催化劑，促進(jìn)其光生電荷有效的分離和轉(zhuǎn)移，提高催化劑整體的光催化活性具有極其重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種具有界面協(xié)同相互作用的M_XP/P-PCN復(fù)合光催化劑。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于提供一種具有界面協(xié)同相互作用的M_XP/P-PCN復(fù)合光催化劑的制備方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題還有一個(gè)在于提供一種具有界面協(xié)同相互作用的M_XP/P-PCN復(fù)合光催化劑在光催化裂解水制氫中的應(yīng)用。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種具有界面協(xié)同相互作用的M_XP/P-PCN復(fù)合催化劑的制備方法，首先將P元素通過(guò)固相化學(xué)方式引入到聚合物氮化碳的間隙位置，制得式2所示的磷元素間隙摻雜的P-PCN材料，然后在光照條件下，通過(guò)簡(jiǎn)單的一步光沉積法在聚合物氮化碳表面引入過(guò)渡金屬磷化物M-P，從而制得一個(gè)原位生成界面P-M-P耦合的、具有協(xié)同相互作用的M_XP/P-PCN復(fù)合光催化劑，見(jiàn)式3；

所述具有界面協(xié)同相互作用的M_XP/P-PCN復(fù)合催化劑的制備方法，P元素前驅(qū)體為NaH₂PO₂·H₂O。