[发明专利]一种复合光催化剂及其制备方法以及应用

说明书

本发明提供了一种复合光催化剂，由g‑C₃N₄和二氢吡啶制备而成。在本发明中，将g‑C₃N₄和二氢吡啶复合制备复合光催化剂，其中，二氢吡啶(在本发明中，所述二氢吡啶简称为：DHPE)具有很强的还原性，能够与g‑C₃N₄中的空穴复合，并将空穴转移给牺牲剂，从而有效的抑制g‑C₃N₄中电子和空穴的复合，实现高效制氢。本发明制备的g‑C₃N₄/DHPE复合光催化剂无毒无污染，可以大范围应用，特别是在光催化分解水制氢方面具有很高的活性与稳定性，具有很好的应用前景和市场价值。另外，本发明提供的复合光催化剂制备方法简单、易行，可以大规模生产。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种复合光催化剂及其制备方法以及应用。

背景技术

随着社会的发展与进步，人类对于能源的需求日益增加，但与此同时化石能源在快速枯竭，如何开发一种新的能源来代替现在的传统化石能源成为现阶段人类关注的课题。其中太阳能被认为是取之不尽用之不竭的能源，而地球75％的面积被海洋所覆盖，利用太阳光分解水制得清洁能源氢气，被认为是取代化石能源最行之有效的方法。因此如何建立一种稳定、高效、低廉的多相光催化分解水制氢方法是当今面临的一个巨大挑战。

催化剂能够降低活化能、很好的提高反应速率，因此制备一种高效、稳定、安全的催化剂是提高光催化制氢效率的有效途径。在过去的几十年里，科学家已经发现的潜在具有光催化功能的催化剂包括二氧化钛、CdS、BiVO₄、Ta₃N₅、TaON等共轭聚合物。但这些催化剂都存在一定的不足和缺点，例如催化活性不高，对环境有污染等。

石墨相碳三氮四(g-C₃N₄)作为一种新型的无机层状光催化剂，由于其具有较好的热稳定性和化学稳定性、资源广泛、制备成本低等优点成为目前光催化研究的热点。然而，由于其电子和空穴容易发生复合，而且对可见光吸收较弱，纯的g-C₃N₄的光催化活性较低，需要一个新的光催化系统来提高其光催化制氢性能。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种复合光催化剂及其制备方法以及应用，本发明提供的复合光催化剂具有较高的光催化活性以及稳定性。

本发明提供了一种复合光催化剂，由g-C₃N₄和二氢吡啶制备而成。

在本发明中，所述g-C₃N₄和二氢吡啶的质量比为100：(2～6)，优选的，所述g-C₃N₄和二氢吡啶的质量比为100：4。

在本发明中，所述二氢吡啶的化学全称为：2，6-二甲基-3，5-二乙酯基-1，4-二氢吡啶，简称为DHPE。

本发明还提供了一种上述复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

A)将g-C₃N₄和二氢吡啶在水中混合分散，得到混合溶液；

B)将所述混合溶液烘干，得到复合光催化剂。

本发明首先将g-C₃N₄和二氢吡啶在水中混合分散，得到混合溶液。

其中，所述g-C₃N₄的制备方法为：

将三聚氰胺海绵浸渍于二氢二胺的水悬浮液中，得到沉积有二氢二胺的三聚氰胺海绵；