[发明专利]一种基于石墨相氮化碳g-C3N4的光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于石墨相氮化碳g‑C₃N₄的光催化剂及其制备方法和应用。所述基于石墨相氮化碳g‑C₃N₄的光催化剂具有较高的光催化产氢活性，其产氢活性可高于600μmol·g^‑1·h^‑1，显著提高了体相石墨相氮化碳g‑C₃N₄的光催化产氢活性。所述基于石墨相氮化碳g‑C₃N₄的光催化剂的制备方法是以体相g‑C₃N₄为原料，通过物理或化学处理，得到g‑C₃N₄纳米片，再通过高温焙烧，制备得到具有不同光催化活性的基于石墨相氮化碳g‑C₃N₄的光催化剂；所述制备方法简单、操作周期短、成本低、适用于大规模工业化生产。所述基于石墨相氮化碳g‑C₃N₄的光催化剂可用于光催化水分解制氢、光催化二氧化碳还原、燃料降解、污染物降解等领域。

技术领域

本发明主要涉及纳米材料及制氢催化剂技术领域，具体涉及一种基于石墨相氮化碳g-C₃N₄的光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

二十一世纪以来，随着现代工业技术的快速发展，煤、石油、天然气等化石燃料被大量消耗，能源危机迫在眉睫；然而，由此带来的环境问题更是愈演愈烈。开发和利用可持续的清洁能源已成为不可阻挡的一种趋势。氢能源被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，若能替代化石燃料等不可再生能源，将造福整个社会。

Kroke等人通过密泛函理论计算表明以七嗪环(C₆N₇)为基本结构单元构筑的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有较高的化学稳定性，并且经过科学家研究发现，具有独特电子能带结构的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)能够吸收可见光，其具有良好的光催化产氢性能；加之廉价、无毒、来源丰富、不含金属组分等优势，已经成为最具应用前景的新一代光催化产氢材料。

目前，具有光催化活性的g-C₃N₄的制备方法主要有液相反应法和固相反应法。然而，这些方法通常制备的是体相g-C₃N₄，其存在一些不足之处：如比表面积较小、可见光吸收不足、光生电子-空穴复合率较高等等，限制了其在光催化领域中的实际应用。因此，如何进一步提高石墨相氮化碳的可见光光催化制氢活性是一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于石墨相氮化碳g-C₃N₄的光催化剂及其制备方法和应用。

所述的光催化剂是基于石墨相氮化碳g-C₃N₄焙烧制得的，能有效地提高光解水产氢的活性。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种基于石墨相氮化碳g-C₃N₄的光催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)将体相石墨相氮化碳g-C₃N₄进行处理，得到g-C₃N₄纳米片；

2)将上述步骤1)中得到的g-C₃N₄纳米片焙烧，得到所述光催化剂。

根据本发明，在步骤1)中，所述体相石墨相氮化碳g-C₃N₄的制备可以采用现有技术中的常规制备方法。