[发明专利]一种Co修饰的Ni

说明书

本发明涉及光催化产氢技术领域，且公开了一种Co修饰的Ni²⁺掺杂改性Ta₃N₅光催化产氢材料及其制法，包括以下配方原料：TaCl₅、NiCl₂、Co(OH)₂。该一种Co修饰的Ni²⁺掺杂改性Ta₃N₅光催化产氢材料及其制法，Ni²⁺的掺杂可以增强Ta₃N₅的电子传导性，优化Ta₃N₅能带结构和表面结构，减小了Ta₃N₅的带隙能，掺杂产生的离子缺陷能够捕获了光生载流子，降低了载流子的复合效率，抑制了光生电子和空穴重组，表面离子缺陷可以形成更多的光催化活性位点，在氨气氛围的煅烧过程中，产生类金属性的氮钴化物，增强了Ta₃N₅的电子传输性能，促进了光生载流子的分离与传输过程，同时低价态的氮钴化物可以抑制Ta₃N₅的自氧化过程，抑制了N^3‑离子氧化成N^2‑离子，避免了Ta₃N₅的分解。

技术领域

本发明光催化产氢技术领域，具体为一种Co修饰的Ni²⁺掺杂改性Ta₃N₅光催化产氢材料及其制法。

背景技术

随着世界各国对能源需求的不断增长和环境污染问题的日趋严重，清洁能源的广泛应用已经成为必然趋势，可再生能源是一种原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物质能、地热能等能源；清洁能源是一种环境友好型能源，如氢能、风能等，具有排放少、污染程度小和环保性等优点；其中氢能是一种资源丰富、可持续发展、最环保的能源，具有燃烧热值高的、燃烧性能好、燃烧产物是水等优点，是一种最具发展潜力的清洁能源，目前对于氢能的应用主要是氢能发电和氢燃料电池技术等领域，在氢动力汽车、磷酸盐型燃料电池、融熔碳酸盐型燃料等方面。

目前对于氢气的制备主要有煤原料制氢、天然气制氢、重油部分氧化制氢、水解制氢等方法；水解制氢气包括电催化制氢和光催化制氢，其中光催化制氢主要是向光反应体系中加入催化剂，催化剂在光照作用下产生还原性的光生电子和氧化性的空穴，将水氧化还原成氧气和氢气，从而达到制取和收集氢气的目的，目前的光解水催剂主要有碱土金属钽酸盐类材料、铌酸盐类材料、钛酸盐材料、多元硫化物材料等。

钽氮化物和钽氮化物具有良好的光化学性能，在光照作用下，容易产生光生电子和空穴，使其具有相对良好的氧化还原性能，是一种潜在的光催化材料，但是未改性的钽氮化物如Ta₃N₅在光照下产生的空穴会将自身中的N^3-离子氧化成N^2-离子，使Ta₃N₅基体发生分解，破坏了材料的结构稳定性，并且Ta₃N₅在产生的光生电子和空穴很容易复合，减少了光生电子-空穴的生成，降低了光催化材料的水解效率和产氢性能。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种Co修饰的Ni²⁺掺杂改性Ta₃N₅光催化产氢材料及其制法，解决了现有的未改性钽氮化物Ta₃N₅在光照下产生的空穴会将自身中的N^3-离子氧化成N^2-离子，使Ta₃N₅基体发生分解，破坏材料的结构稳定性的问题，同时解决了Ta₃N₅在产生的光生电子和空穴很容易复合，减少了光生电子-空穴的生成的问题。

(二)技术方案