[发明专利]一种光催化产氢催化剂及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种光催化产氢催化剂，其特征在于，所述催化剂中包含由二氧化钛与石墨相氮化碳间形成Z形异质结，所述二氧化钛为多级结构的花瓣状。

2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述二氧化钛与石墨相氮化碳以2D/2D的面面接触形式存在；

优选地，所述石墨相氮化碳为纳米片状；

优选地，所述催化剂中石墨相氮化碳的质量百分含量为10-70％，优选为30-66.6％。

3.如权利要求1或2所述催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)制备多级结构的花瓣状二氧化钛；

(2)制备纳米片状的石墨相氮化碳；

(3)将步骤(1)得到的多级结构的花瓣状二氧化钛和步骤(2)得到的纳米片状的石墨相氮化碳进行溶液辅助组装，得到所述催化剂。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述多级结构的花瓣状二氧化钛的制备方法包括以下步骤：

(a)将钛源与醋酸混合，搅拌，得到混合溶液；

(b)将步骤(a)得到的混合溶液进行溶剂热反应；

(c)将步骤(b)的产物进行冷却，固液分离，洗涤，干燥，得到所述多级结构的花瓣状二氧化钛；

优选地，步骤(a)所述钛源包括钛酸四丁酯；

优选地，步骤(a)所述钛源与醋酸的体积比为1:(15-45)，优选为1:(25-35)；

优选地，步骤(a)所述钛源与醋酸的混合方法为将钛源加入醋酸中；

优选地，步骤(a)所述搅拌的时间为5-30min，优选为10-15min；

优选地，步骤(b)所述溶剂热反应的温度为135-145℃；

优选地，步骤(b)所述溶剂热反应的时间为10-14h；

优选地，步骤(c)所述固液分离的方法包括离心；

优选地，步骤(c)所述洗涤的洗涤剂包括去离子水和乙醇；

优选地，步骤(c)所述干燥的温度为50-80℃，优选为60-70℃；

优选地，步骤(c)所述干燥的时间为20-48h，优选为24-30h。

5.如权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述纳米片状的石墨相氮化碳的制备方法包括以下步骤：

(a＇)将氯化铵和胺源溶解在水中，搅拌，得到混合溶液；

(b＇)将步骤(a＇)的混合溶液进行蒸发溶剂；

(c＇)将步骤(b＇)的产物进行烧结，得到所述纳米片状的石墨相氮化碳。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(a＇)所述的胺源包括双氰胺；

优选地，步骤(a＇)所述的氯化铵与双氰胺的质量比为5:(0.5-2)，优选为5:(1-1.5)；

优选地，步骤(a＇)所述的双氰胺的质量与水的体积比为1:(30-50)g/mL，优选为1:(40-45)g/mL；

优选地，步骤(a＇)所述搅拌的时间为50-70min；

优选地，步骤(b＇)所述蒸发溶剂的温度为90-120℃，优选为95-105℃；

优选地，步骤(b＇)所述蒸发溶剂的终点至产物为干粉状；

优选地，步骤(c＇)所述烧结的温度为500-600℃，优选为550℃；

优选地，步骤(c＇)所述烧结的时间为2-6h，优选为4-5h。

7.如权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述溶液辅助组装的方法包括以下步骤：

(a＇＇)将步骤(2)制备得到的纳米片状的石墨相氮化碳分散在溶剂中，得到分散液；

(b＇＇)将步骤(1)得到的多级结构的花瓣状二氧化钛与步骤(a＇＇)得到的分散液混合，之后蒸发溶剂至产物为干粉状；

(c＇＇)将步骤(b＇＇)的产物进行退火处理，得到所述催化剂。