[发明专利]一种碳化硅基光催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种碳化硅基双助产氢光催化剂的制备方法及应用，包括以下步骤：a对碳化硅进行前处理；b以二硫化钼为原料，制备整个水热反应体系8wt%二硫化钼悬浮液；c取100mL 8wt%二硫化钼悬浮液置于烧杯中，依次加入碳化硅（SiC）、氧化石墨烯(GO)及2滴1‑丁基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体，超声搅拌使其混合均匀，d将其转移至高温反应釜中，于200℃下反应20h，然后离心洗涤至pH=7，将其置于真空干燥箱，真空干燥后备用。水热合成得到碳化硅基双助产氢光催化剂。本发明利用GO以及二硫化钼（MoS₂）双助催化剂的协同作用，制备的碳化硅基双助产氢光催化剂，提高可见光光催化分解水制氢的性能，可为其后续高效的可见光催化剂的应用奠定一定基础。

技术领域

本发明涉及一种可见光光催化剂的制备方法，具体涉及一种碳化硅基双助产氢光催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，公知的产氢光催化剂大多是以TiO₂为基础进行改性使其更符合可见光光催化产氢的要求，促进产氢效率。该催化剂具有一定的催化作用，但是窄禁带宽度的半导体材料，更符合紫外光光催化产氢的要求。鉴于SiC对可见光的良好响应及其导带、价带的位置完全满足光解水的要求，而用来光催化分解水制氢。但是其本身存在一些缺陷使得其在光解水方面存在一定的难度，主要表现在以下几个方面：一是SiC具有一定的疏水性，导致其与水分子接触较难；二是电子空穴容易复合，使得产氢效率低。基于以上几点缺点，为了改善SiC光催化产氢效率，利用助催化剂进行改性是常用的解决思路。而目前，袁文霞课题组利用CdS及Pt对SiC进行掺杂改性，产氢率为259μmol·h^-1g^-1。但Cd为重金属，存在一定的二次污染风险，且Pt为贵金属，其大规模工业应用受到一定限制。申请人利用MoS₂及氧化石墨烯（GO）双助催化剂的协调作用对SiC进行掺杂，利用MoS₂及GO的优点构建SiC基可见光催化产氢材料，以弥补SiC基可见光催化剂的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅基双助产氢光催化剂的制备方法，该方法所制得的催化剂引入GO和MoS₂作为双助催化剂，利用双助催化剂协同作用改性SiC，以提高其光催化产氢效率。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种碳化硅基光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）纯SiC制备：将SiC粉末在高温下焙烧，自然降至室温，以去除杂质碳；然后在质量分数为2%HF溶液中密封避光浸泡，去除SiO₂和其他氧化物；最后用去离子水反复离心洗涤至pH=7，置于真空干燥箱，得到纯SiC；

（2）MoS₂悬浮液：将MoS₂置于去离子水，混合均匀，得到MoS₂悬浮液；

（3）混合：往MoS₂悬浮液中，依次加入纯SiC、GO及离子液体，超声搅拌使其混合均匀；

（4）水热反应制备碳化硅基双助光催化剂：将步骤（3）得到的悬浮液转移至高温反应釜中，于200℃下反应一段时间，然后离心洗涤至pH=7，真空干燥，得到光催化材料。

进一步地，所述步骤（1）中焙烧温度为600-800℃，优选为700℃，焙烧时间为2-6h，优选为5h，真空干燥温度为60℃。

进一步地，所述步骤（3）水热体系中，以钼元素计算MoS₂的重量百分比为2-10%，优选为8%；以碳元素计GO的重量百分比为0.5-3%，优选为2.5%。

进一步地，所述步骤（3）中超声搅拌时间为10h，所述步骤（4）中水热反应时间为20h，真空干燥温度为60℃。