[发明专利]一种异质结复合光催化剂分解水制氢的方法

说明书

本发明公开了一种以铌酸钾和氮化碳为原料制备g‑C₃N₄/KNbO₃异质结复合光催化剂并用于分解水制氢的方法，尤其是一种制备工艺简单，具有良好光催化活性分解水制氢的纳米复合光催化剂。通过调节氮化碳与铌酸钾₃纳米块不同的质量比率，最终选出光催化活性最好的一种g‑C₃N₄/KNbO₃异质结复合光催化剂。

技术领域

本发明涉及一种以铌酸钾(KNbO₃)和氮化碳(g-C₃N₄)为原料制备g-C₃N₄/KNbO₃异质结复合光催化剂并用于分解水制氢的方法，尤其是一种制备工艺简单，具有良好光催化活性分解水制氢的纳米复合光催化剂。

背景技术

铌酸钾(KNbO₃)晶体是20世纪60年代末发现的一种铁电性很强的钙钛矿型晶体，因为其高温铁电现象，压电特性，光电特性，极好的光折射特性和温和的介电常数，低温热释电性，材料的(n3r/ε)值是13pm·V^-1，此外，KNbO₃具有优良的非线性光学系数(d31＝15pm·V^-1，d33＝15pm·V^-1)，因此，在集成光学和超声波应用中是比较常用到的材料。铌酸钾主要是通过水热合成法，溶胶-凝胶法，聚合配合物法(PC method)，固态反应合成法，以及其它反应法等制备的。

近年来，非金属化合物光催化剂的开发成为研究的又一热点，其中石墨相氮化碳(g-C₃N₄)有机聚合物光催化材料的研制受到人们的极大关注。根据1996年Teter和Hemley用第一性原理的计算结果，通常认为氮化碳(C₃N₄)具有5种结构，即α相、β相、c相(立方相)、p相(准立方)和g相(石墨相)。在这些同素异形体中，前四种都是超硬材料，具有比金刚石更高的化学惰性和热稳定性，而g-C₃N₄则是软质相，在常温常压下最稳定。由于超硬材料的制备要求较高，人们对C₃N₄材料的研宄主要集中在g-C₃N₄，希望通过对g-C₃N₄的深入研宄来加深对C₃N₄的了解和认识，促进C₃N₄材料科学的发展。

本研究中，利用铌酸钾(KNbO₃)晶体与石墨相氮化碳(g-C₃N₄)复合并研究其分解水制氢效果，探究复合光催化剂的催化活性。

发明内容

本发明目的是提供一种以铌酸钾(KNbO₃)和氮化碳(g-C₃N₄)为原料，通过将其复合之后，在模拟太阳光下进行分解水制氢实验，探究其光催化活性。铌酸钾(KNbO₃)纳米块利用水热法制备而成，氮化碳(g-C₃N₄)是通过煅烧三聚氰胺在550℃保持4小时得到。通过将g-C₃N₄与KNbO₃复合构筑g-C₃N₄/KNbO₃异质结复合光催化剂。

本发明通过以下步骤实现：