[发明专利]N，S共掺杂高结晶碳光催化全解水材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种N，S共掺杂高结晶碳光催化全解水材料及其制备方法，由葡糖糖、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、L半胱氨酸及硫粉制备而成，其中，葡糖糖、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、L半胱氨酸及硫粉的比例为0.5‑1g：0.1‑1g：0.05‑0.2g：0.25‑0.75g：0.05‑0.1g，该光催化全解水材料在太阳光光照射下高效分解水产氢、产氧，且成本较低，制备方法简单。

技术领域

本发明属于能源催化技术领域，涉及一种N，S共掺杂高结晶碳光催化全解水材料及其制备方法。

背景技术

氢气作为无污染、高能量密度、可再生的清洁能源，在国民经济中占有很重的比例。然而，目前市场上氢气的来源主要是水煤气转化、烃类裂解等方式。而这种产氢方式对不可再生的石化能源消耗过大而且还存在环境污染等问题。近年来，光催化产氢技术作为一种新型的技术，具有能耗低、绿色无污染等优点而备受关注。在理想的光催化分解水体系中，光催化剂在光照射下会激发出大量的光生电子-空穴对，光生电子-孔穴对经分离后，光生电子用来还原H⁺产生氢气，而空穴用来氧化OH^-产生氧气。但是，在实际应用过程中，众多的催化剂由于缺乏析氧活性位点导致，整个反应无法正常进行。目前，大多数光催化产氢工作主要是通过添加大量的空穴捕获剂(主要是甲醇、乳酸等试剂用来捕获光生空穴)。光生空穴与空穴捕获剂发生反应，从而确保光生电子用来还原H⁺产生氢气反应路径的正常进行。目前，通过添加空穴捕获剂而实现了光催化半解水的快速发展，但是在光催化半解水过程中需要不断的添加空穴捕获剂才能确保整个反应的顺利进行，导致在实际的应用过程中会增加反应的成本和工程难度。因此，开发制备出一种新型全解水光催化剂，实现在太阳光光照射下高效分解水产氢、产氧，且具有较好的价格优势。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种N，S共掺杂高结晶碳光催化全解水材料及其制备方法，该光催化全解水材料在太阳光光照射下高效分解水产氢、产氧，且成本较低，制备方法简单。

为达到上述目的，本发明所述的N，S共掺杂高结晶碳光催化全解水材料由葡糖糖、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、L半胱氨酸及硫粉制备而成，其中，葡糖糖、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、L半胱氨酸及硫粉的比例为0.5-1g：0.1-1g：0.05-0.2g：0.25-0.75g：0.05-0.1g。

该材料具有高的结晶性，同时N，S双非金属元素成功的掺杂到碳的晶格内部，使得结晶碳原本的晶格发生改变，使得结晶碳材料光-电转化性能得到强化。

该光催化全解水材料能够在太阳光光照射下分解水产氢及产氧。

本发明所述N，S共掺杂高结晶碳光催化全解水材料的制备方法包括以下步骤：

称取葡糖糖、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、L半胱氨酸及硫粉，再将葡糖糖、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、L半胱氨酸及硫粉混合均匀后进行煅烧，得N，S共掺杂高结晶碳光催化全解水材料。

将葡糖糖、聚吡咯、聚乙烯吡咯烷酮、L半胱氨酸及硫粉混合均匀后进行煅烧的过程中煅烧温度为200～600℃，煅烧时间为1-5h。

煅烧在管式炉中进行。