[发明专利]一种氮缺陷g-C

说明书

本发明涉及一种氮缺陷g‑C₃N₄光催化剂、制备方法及其应用，该氮缺陷g‑C₃N₄光催化剂包括1重量份的g‑C₃N₄、10～50体积份的甲醛溶液以及10～50体积份的去离子水。上述氮缺陷g‑C₃N₄光催化剂的制备方法，包括称取1重量份的g‑C₃N₄置于反应容器内，之后向反应容器内加入10～50体积份的甲醛溶液和10～50体积份的去离子水，搅拌均匀后160℃下保温12h，反应结束后冷却至室温，获得的样品用无水乙醇和水冲洗，干燥后即得氮缺陷g‑C₃N₄光催化剂。并且将氮缺陷g‑C₃N₄光催化剂应用在光催化Cr(VI)和光解水制氢中。上述技术方案中提供的氮缺陷g‑C₃N₄光催化剂、制备方法及其应用，该氮缺陷g‑C₃N₄光催化剂能有效解决现有的g‑C₃N₄光催化性能不足的问题，并且其制备方法简单，设备要求低，成本低廉。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，具体涉及一种氮缺陷g-C₃N₄光催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

随着化石燃料的消耗和工业的发展，能源和环境日趋严峻。铬及其化合物在冶金、电镀、印染等行业中应用广泛，由此产生了大量含Cr(VI)的废水，Cr(VI)具有毒性，长期接触可致癌。目前Cr(VI)污水的处理主要有物理处理法、化学处理法和生物处理法。然而，这三种方法仍然会对环境造成污染或者二次污染。光催化技术具有绿色无二次污染和可有效转换太阳能等优点。氢气被认为是解决能源危机和环境污染的理想替代能源，光催化水产氢能够直接将太阳能转化为一种可用或可储存的能源。在光催化还原Cr(VI)过程中，被激发跃迁到CB的光生e^-，将吸附在光催化剂表面的Cr(VI)还为Cr(Ⅲ)，而H⁺将水氧化为氧气。光催化水解产氢气需要在反应体系中添加牺牲剂，如甲醇，三乙醇胺，甲醛，甲酸等，用来消耗H⁺，阻止水与H⁺生成O₂，也可以抑制水分解为H₂和O₂逆反应的进行。光催化分解水产氢气是通过双电子转移机制完成的，存在较高的过电势，往往需要借助铂(Pt)和金(Au)等贵金属来降低析氢过电势，另外，贵金属作为助催化剂能俘获电子，可以提高量子效率和产氢速率。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)凭借其物理化学性质稳定、安全无毒、高稳定、可见光响应和低成本的特点，在光催化领域引起了广泛的关注。然而，在实际应用中，可见光利用率低、低的比表面积和高的光生电子与空穴的复合速率导致其光催化性能的不足。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种氮缺陷g-C₃N₄光催化剂、制备方法及其应用，该氮缺陷g-C₃N₄光催化剂能有效解决现有的g-C₃N₄光催化性能不足的问题，并且其制备方法简单，设备要求低，成本低廉。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种氮缺陷g-C₃N₄光催化剂，包括以下原料：1重量份的g-C₃N₄；10～50体积份的甲醛溶液；10～50体积份的去离子水。