[发明专利]一种Mo掺杂石墨相氮化碳纳米片粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Mo掺杂石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法，以三聚氰胺、钼酸钠、硫脲和水作原材料，采用钼酸钠和硫脲辅助水热处理三聚氰胺制备出改性前驱体；然后对上述改性前驱体进行高温煅烧，即可获得Mo掺杂g‑C₃N₄纳米片粉末。本发明还公开了采用上述方法制备得到的Mo掺杂g‑C₃N₄纳米片粉末。所获得的Mo掺杂g‑C₃N₄纳米粉末是具有高比表面积的纳米片，且金属元素Mo掺入g‑C₃N₄骨架内可以优化能带结构，为g‑C₃N₄提供了更多捕获光生电子和空穴的陷阱，有效提高了材料的光催化性能。本发明方法具有反应过程简单、易于控制、使用原料成本低、对设备无特殊要求的优点，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于光催化材料制备技术领域，具体涉及一种Mo掺杂石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法，还涉及采用上述方法制备得到的Mo掺杂石墨相氮化碳纳米片粉末。

背景技术

清洁能源和可再生能源是人类社会发展的必然选择，以解决能源短缺和环境恶化问题。氢气已被公认为最理想的清洁燃料，其燃烧产物是水，无二次污染。g-C₃N₄作为一种太阳光响应的半导体材料在光催化领域已经受到了人们的广泛关注。传统的体相g-C₃N₄对紫外可见光的吸收截止波长约在460nm，使其在光解水制氢方面有着重要的应用和商业价值。

文献报道：g-C₃N₄的光催化性能与其电子结构，比表面积，微观形貌直接相关。而传统方法所制备的体相g-C₃N₄比表面积小、对可见光响应范围窄、光生电子和空穴极易快速复合、光量子效率低的缺点严重制约了其光催化性能的提高。因此，通过g-C₃N₄改性提高其光催化效率的研究受到人们的广泛青睐。常规g-C₃N₄改性策略主要包括：形貌调控、负载贵金属、构建异质结和金属/非金属掺杂。特别是，掺杂改性主要是针对g-C₃N₄独特的二维结构骨架间原子替换或者引入，通过改变其电子结构调控价带和导带能级位置来优化光催化性能，是实现能级调控的最为有效的方法之一。近年来，利用金属元素(例如：Fe、Zn、K、Na、Cs、Rb)掺杂g-C₃N₄提高光催化性能的文献报道受到了人们的重视，然而，目前有关Mo掺杂g-C₃N₄的研究尚少见文献报道，且光催化性能增强机制尚不明确。

因此，本发明提供了一种前驱体改性制备Mo掺杂g-C₃N₄策略，首先选择三聚氰胺、钼酸钠、硫脲和水作原材料，采用钼酸钠和硫脲辅助水热处理三聚氰胺制备出改性三聚氰胺前驱体；然后将上述改性的三聚氰胺直接在空气中进行高温煅烧，即可获得Mo掺杂g-C₃N₄纳米片粉末。

发明内容

本发明的目的是提供一种Mo掺杂石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法，解决了现有方法制备的体相g-C₃N₄存在的光生电子和空穴极易快速复合、光量子效率低的缺点，进而制约了其光催化性能的问题。

本发明的另一目的是提供一种Mo掺杂石墨相氮化碳纳米片粉末。

本发明所采用的技术方案是，一种Mo掺杂石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，改性前驱体的制备：

将三聚氰胺、钼酸钠、硫脲、去离子水加入反应釜中，搅拌均匀，放入烘箱中进行水热反应，得到固液混合物；然后对固液混合物进行洗涤、干燥，得到改性前驱体；