[发明专利]一种TiO2/g-C3N4光阳极纳米复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及光电化学领域，公开了一种TiO₂/g‑C₃N₄光阳极纳米复合材料，制备方法为：将三聚氰胺和钛酸四丁酯混合于乙醇中，搅拌，使混合物料分散均匀，采用水热法，离心过滤，烘干后，将粉体高温退火处理，冷却至室温，研磨，得TiO₂/g‑C₃N₄光阳极纳米复合材料。还公开了该光阳极纳米复合材料在制备TiO₂/g‑C₃N₄光电极薄膜上的应用。该TiO₂/g‑C₃N₄光阳极纳米复合材料和光电极薄膜均具有良好的光化学特性，且制备方法具有低能耗，条件简易，易规模化等优点。

技术领域

本发明属于光电化学技术领域，具体涉及一种TiO₂/g-C₃N₄光阳极纳米复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

光电化学(PEC)水分解技术是当前十分活跃的研究领域，其利用太阳光分解水制氢获得可再生能源，是目前解决环境和能源问题的主要手段。光阳极材料的开发是光电化学分解水大规模应用的重中之重。具有有效的载流子传输、合适的带隙、导带价带能级、稳定性好和成本低等条件的半导体材料被视为是理想的光阳极半导体材料。为了获得满足上述条件的光电极材料，改善现有半导体材料的性能，同时发展新的具有应用前景的光阳极新材料势在必行。

TiO₂禁带宽度较宽(3.0～3.2eV)，只吸收可见光。g-C₃N₄光生电子空穴复合率高，量子效率低，导电能力差。研究表明，通过对两种半导体材料的复合，可以提高TiO₂的光电化学性能。目前，有研究采用复合TiO₂/g-C₃N₄半导体材料的方法，但操作过程相对复杂，不易进行大规模制备。因此，有必要对其制作方法及性能进行研究。

发明内容

本发明目的是提供一种TiO₂/g-C₃N₄光阳极纳米复合材料的制备方法及其应用，本发明制备方法简单、操作方便、条件温和、有利于大规模制备。

本发明另一目的是提供一种TiO₂/g-C₃N₄光阳极纳米复合材料在制备TiO₂/g-C₃N₄光电极薄膜上的应用。

本发明采用的技术方案为：

一种TiO₂/g-C₃N₄光阳极纳米复合材料，制备方法为：将三聚氰胺和钛酸四丁酯混合于乙醇中，搅拌，使混合物料分散均匀，采用水热法，离心过滤，烘干后，将粉体高温退火处理，冷却至室温，研磨，得TiO₂/g-C₃N₄光阳极纳米复合材料。

所述的一种TiO₂/g-C₃N₄光阳极纳米复合材料，所述三聚氰胺和钛酸四丁酯的摩尔比为3:1。

所述的一种TiO₂/g-C₃N₄光阳极纳米复合材料，所述水热法的条件为：水热温度为180℃-200℃，时间为18h-24h。

所述的一种TiO₂/g-C₃N₄光阳极纳米复合材料，所述高温退火处理条件为：温度500-550℃，时间3-5h。