[发明专利]一种光催化分解水的光催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种光催化分解水的光催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

通过化学蚀刻法制备手风琴状的多层Ti₃C₂；

通过氨气热处理对所述手风琴状的多层Ti₃C₂进行氮掺杂，得到氮掺杂Ti₃C₂；所述氨气热处理中氨气的流量为50mL·min^-1-150mL·min^-1，处理温度为200℃，处理时间为1h-5h；

将所述氮掺杂Ti₃C₂与二甲基亚砜混合，进行插层反应，离心除去二甲基亚砜，超声剥离，上清液冷冻干燥，得到少层氮掺杂Ti₃C₂；进行插层反应时，氮掺杂Ti₃C₂与二甲基亚砜的质量比为1：（50-200）；插层反应的时间为3h-48h；超声剥离的超声功率为300W，温度为0℃-50℃，处理时间为1h-48h；上清液冷冻干燥的温度为-30℃至-50℃，时间为1天-5天；

将少层氮掺杂Ti₃C₂与石墨相氮化碳研磨混合，热处理复合，得到复合光催化剂N-d-Ti₃C₂/g-C₃N₄。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，化学蚀刻法制备手风琴状的多层Ti₃C₂包括以下步骤：

将氢氟酸与钛铝碳混合，搅拌，静置取下层浊液，离心清洗，取沉淀真空干燥，得到手风琴状的多层Ti₃C₂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸的浓度为40wt%-99wt%；钛铝碳与氢氟酸的质量比为1：（5-30）。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，搅拌的时间为48h-96h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，静置的时间为0.5h-3h。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，离心的转速为5000r/min-10000r/min，离心的时间为5min-30min，离心的次数为4次-8次。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，真空干燥的温度为50℃-100℃，时间12h-48h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该方法还包括石墨相氮化碳的制备步骤：

将双氰胺进行高温热处理，制备得到石墨相氮化碳。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，高温热处理的温度为400℃-600℃，时间为1h-10h，升温速率为2℃/min-15℃/min。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，研磨混合的时间为5min-60min。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，热处理复合的温度为80℃-500℃，时间为0.5h-24h，升温速率为2℃/min-10℃/min。

12.一种光催化分解水的光催化剂，其特征在于，该光催化剂是通过权利要求1-11任一项所述的制备方法制备得到。

13.权利要求12所述的光催化分解水的光催化剂应用，其特征在于，该光催化分解水的光催化剂用于光催化分解水制氢的反应。

14.根据权利要求13所述的应用，其特征在于，该光催化分解水的光催化剂催化分解水制氢时，包括以下步骤：

将权利要求12所述的光催化分解水的光催化剂加入到三乙醇胺溶液中，得到悬浊液；其中，所述三乙醇胺溶液中三乙醇胺与水的体积比为1：（4-19）；光催化剂的质量与三乙醇胺溶液的体积比为（10-100）mg：（100-200）mL；

在3℃循环冷却水的条件下进行光催化分解水制氢的反应。