[发明专利]一种氧化亚铜与石墨相氮化碳异质结光催化剂的制备方法

说明书

本发明提供一种氧化亚铜与石墨相氮化碳异质结光催化剂的制备方法，该制备方法将煅烧法制得的石墨相氮化碳分散在氢氧化钠与乙二醇的溶液中，再加入铜盐，充分搅拌混合均匀，转移至反应釜中，控制反应温度与时间，最终得到氧化亚铜与石墨相氮化碳异质结光催化剂。该制备方法具有原料种类少，廉价易得，工艺简单，绿色环保等优点，得到的异质结光催化剂光催化活性高且稳定性高。

技术领域

本发明属于纳米金属材料与光催化材料技术领域，具体涉及一种氧化亚铜与石墨相氮化碳异质结光催化剂的制备方法。

背景技术

随着全球工业化的迅猛发展、世界人口不断增加，环境问题变得日益突出。半导体光催化技术是近年来快速发展的一种新兴绿色化学技术，引起了全球环境研究者的广泛关注。与传统的环境污染修复技术相比，光催化技术具有高效、绿色、成本低等优点。光催化技术的一大难点在于制备出成本低廉、性能优良、稳定性高的光催化剂。

氧化亚铜(Cu₂O)，作为一种直接带隙2.0-2.2eV的p型半导体，其禁带宽度窄、成本低廉、毒性低、资源丰富等优点使其在光催化领域成为了极具潜在应用价值的光催化材料。然而，其在光催化过程中较高的光生电子空穴复合率、稳定性差、在水环境中易发生相变的倾向性使得其在光催化领域的广泛应用受到了限制。近年来，研究者们针对提高光催化剂稳定性以及提高光催化效率方面对光催化剂改性进行了一系列研究，改性方法可以归纳为以下几个方面：1、半导体复合；2、贵金属沉积；3、金属离子参杂；4、有机染料光敏化。因此，通过对Cu₂O进行修饰来提高材料的光催化活性是Cu₂O光催化领域研究的一大热点。

自从2009年王新晨等人首次提出将一种无金属聚合物光催化剂石墨相氮化碳(g-C₃N₄)用于光解水制氢以来，无金属、共轭π结构以及n型半导体光催化剂g-C₃N₄因其优良的化学稳定性、低成本、无毒、制备工艺简单等特点迅速成为光催化领域中最热门的研究课题之一。P-n异质结的形成，使得光催化剂在受到光的激发以后，产生光生电子与空穴，由于异质结中两种相间电势差的存在，激发分离的电子和空穴将分别转移到两种不同的半导体材料上，从而抑制了光生电子空穴对的复合。N型半导体g-C₃N₄与p型半导体Cu₂O结合形成p-n异质结不仅将有效改善Cu₂O的光催化稳定性，提高半导体的光催化效率，而且对g-C₃N₄而言，还将提高其对可见光的响应能力。

本发明拟设计一种氧化亚铜与石墨相氮化碳异质结光催化剂的制备方法，使得到的异质结光催化剂光催化活性高且稳定性高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种氧化亚铜与石墨相氮化碳异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、将一定量三聚氰胺固体粉末仔细研磨后放入带盖陶瓷坩埚中，装入煅烧炉内，以20℃/min的升温速率持续升温至520℃，并恒温锻烧4h，冷却后得到淡黄色固体粉末，即石墨相氮化碳；

步骤2、将氢氧化钠颗粒固体加入乙二醇液体中，然后磁力搅拌0.5小时；

步骤3、将步骤1得到的淡黄色粉末研磨后加入到步骤2得到的混合溶液中，磁力搅拌15分钟，接着超声分散1小时；

步骤4、将二水合氯化铜固体加入到步骤3得到的混合物中，大力磁力搅拌直至二水合氯化铜完全溶解；

步骤5、将步骤4得到的混合物转移至不锈钢高压反应釜中，于140℃反应8小时；