[发明专利]一种二维薄层Au/g-C3N4复合光催化剂的制备方法及用途

说明书

本发明属于环境保护材料制备技术领域，提供了一种二维薄层Au/g‑C₃N₄复合光催化剂的制备方法及用途，制备步骤如下：1、将尿素置于氧化铝坩埚，在马弗炉中煅烧，得到二维薄层g‑C₃N₄前驱体；2、将二维薄层g‑C₃N₄前驱体加入到硝酸溶液中，恒温条件下搅拌，将所得固体洗涤至中性，真空干燥后，进行二次煅烧，待冷却至室温后，研磨，得到二维薄层g‑C₃N₄纳米片；3、将二维薄层g‑C₃N₄纳米片加入到去离子水中，超声至分散，恒温条件下，加入HAuCl₄水溶液搅拌，再加入新配置的KBH₄溶液继续搅拌反应，得到二维薄层Au/g‑C₃N₄复合光催化剂。本发明通过简单便捷的煅烧、酸处理以及二次煅烧的手法制备出二维薄层g‑C₃N₄纳米片，并进一步制备出了高效、绿色的二维薄层Au/g‑C₃N₄复合光催化剂。

技术领域

本发明属于环境保护材料制备技术领域，特指一种二维薄层Au/g-C₃N₄复合光催化剂的制备方法及用途。

背景技术

环境污染与能源危机是本世纪人类所面临的两大挑战。谁能够率先解决这些问题，谁就能掌握当今人类发展和经济命脉的主节奏。工业废水的排放问题、全球人口激增、化石能源的肆意采伐和利用以及大量的汽车尾气排放是造成水污染、温室效应、海平面升高等以上一系列环境问题的直接原因。罪魁祸首便是以上过程中所产生的有机分子和CO₂分子。众所周知，在地球上水是地球上所有生物的生命之源，水质问题直接影响到这颗星球上所有生物的生存。因此，在过去的几十年中，人们对于污水处理的努力一直都没有停歇过。与此同时，如何有效的降低空气中的CO₂浓度，并加以利用去对扛如今愈演愈烈的能源问题现已成为当今环境保护领域的又一热点问题。然而传统的环境治理与能源转换方法都太过单一，无法在多领域展开应用，从而造成了大量的经济损失与能源浪费。因此，人们亟待开发一种新型的绿色、无毒、无二次污染的高效环境处理新方法。

由于光催化技术拥有节能环保、反应条件温和且产物无二次污染等优势近年来已成为环境保护领域的研究热点之一。经过几十年的发展，光催化技术现已在有机废水的治理领域取得了一定的成绩。最近的一些研究表明，该技术在二氧化碳还原等能源领域仍有不俗的表现。

由于g-C₃N₄拥有合适的带隙宽度(2.7eV)、易于制得、化学稳定性较好等优点早已引起了光催化领域的科研工作者们浓厚的研究兴致。在众多不同种类的g-C₃N₄催化剂中，二维薄层g-C₃N₄纳米片具有大比表面积、强吸附性能以及特殊的光电性质等优点，更是g-C₃N₄催化剂领域中的佼佼者。然而，由于g-C₃N₄单体电子传输能力一般、光生-电子空穴对复合效率较高等因素，大大的限制了g-C₃N₄在实际光催化领域中的应用。因此，有效的提高g-C₃N₄催化体系中的电子传输以及分离效率对于光催化性能的提高具有重要意义。

进来的研究表明，贵金属纳米颗粒(M NPS)由于具有非凡的电导率和局域表面等离子体共振(LSPR)效应，可在光催化体系中具有电子受体和光敏剂的重要作用，特别适合于多项催化剂材料的构建。

一些研究表明，由于M NPS具有较高的电导率以及LSPR效应的作用，可以大大提高催化剂表面的电子空穴对的分离效率。同时也可作为光敏剂提高催化剂对光的吸收范围，从而提高其催化性能。