[发明专利]一种石墨相氮化碳光催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法与应用，属于光催化材料技术领域。本发明的石墨相氮化碳包括石墨相氮化碳和掺杂在所述石墨相氮化碳晶格中的氧原子，所述石墨相氮化碳存在氰基结构缺陷。本发明的石墨相氮化碳光催化剂具有高光催化活性和高光催化稳定性。实施例的结果表明，用于光催化水分解制氢时，本发明提供的石墨相氮化碳光催化剂较现有的纯石墨相氮化碳在相同时间内的产氢量更高，经八次循环后仍保持原有的催化活性。本发明的制备方法简单，易操作。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，尤其涉及一种石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

光催化技术是以半导体材料为媒介，将太阳能转化为化学能的一项技术。光催化技术在能源转化、空气净化、水处理、建筑材料等领域有诸多应用。但是由于半导体材料自身的一些缺点，限制了其实际应用。

石墨相氮化碳是近年来发现的不含金属元素的半导体材料，具有较好的可见光催化活性、低成本和易于调控的优点，然而其可见光吸收能力低，禁带宽度较大，催化稳定性差，导致光催化性能差。向氮化碳中引入结构缺陷是一种有效提高光催化活性的方法，其中，氰基官能团是研究较为有效的缺陷。然而，现有研究的改性氮化碳，光催化性能仍有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法与应用，本发明提供的石墨相氮化碳光催化剂具有高光催化活性和高光催化稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种石墨相氮化碳光催化剂，包括石墨相氮化碳和掺杂在所述石墨相氮化碳晶格中的氧原子，所述石墨相氮化碳存在氰基结构缺陷。

优选的，所述石墨相氮化碳光催化剂中氧原子的原子百分含量为0.5～2at.％。

本发明提供了上述方案所述石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将尿素与抗坏血酸混合，对所得混合料进行热处理，得到石墨相氮化碳光催化剂。

优选的，所述尿素与抗坏血酸的质量比为50g:(5～100)mg。

优选的，所述热处理的温度为450～600℃。

优选的，所述热处理的时间为1～3h。

优选的，所述热处理由室温升温至热处理温度，所述升温的速率为2～30℃/min。

优选的，所述热处理的氛围为空气氛围。

本发明提供了上述方案所述石墨相氮化碳光催化剂或上述方案所述制备方法制备得到的石墨相氮化碳光催化剂在光催化水解制氢中的应用。

本发明提供了一种石墨相氮化碳光催化剂，包括石墨相氮化碳和掺杂在所述石墨相氮化碳晶格中的氧原子，所述石墨相氮化碳存在氰基结构缺陷。本发明的石墨相氮化碳光催化剂具有高光催化活性和高光催化稳定性。实施例的结果表明，用于光催化水分解制氢时，本发明提供的石墨相氮化碳光催化剂较现有的纯石墨相氮化碳在相同时间内的产氢量更高，经八次循环后仍保持原有的催化活性。

本发明提供了所述石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，所述制备方法简单、易操作。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的光催化剂的X射线衍射图(XRD)；

图2为本发明实施例1制备的光催化剂及纯的石墨相氮化碳的傅里叶转换红外光谱图；

图3为本发明实施例1制备的光催化剂的O1s高分辨X射线光电子能谱(XPS)；

图4为本发明实施例1～4制备的光催化剂及纯的石墨相氮化碳光分解水制氢图；