[发明专利]一种芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的制备方法及其应用，所述的制备方法包括以下步骤：将芦苇粉在空气氛围下预烧1~3h，放至室温，研磨，之后在氩气气氛保护下，于1300~1500℃煅烧1~2h，即得到芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料。本发明充分利用芦苇中的碳和硅合成出了芦苇基SiC/C，可大幅度促进废弃芦苇的资源化利用。本发明的芦苇基光催化产氢材料包括洋葱状纳米碳和纤维状纳米碳化硅，其催化产氢效率高，且制备方法简单、无污染，原料价格低廉，生产成本低，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及一种光催化产氢催化剂的制备方法，具体涉及一种芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的制备方法及其应用。

背景技术

化石燃料的过度消费带来了严重能源危机和环境污染，寻找可再生能源替代化石燃料成为当今能源研究的主题。氢能作为一种高效清洁能源受到了越来越多国内外科研工作者的关注。利用太阳能进行光催化分解水制氢不仅原料丰富、环境友好无污染，而且过程中不会使用和产生有害物质，符合可持续发展的需求。

雄安新区的建立和未来高科技的建设为河北省绿色能源行业的发展带来了商机和挑战，为维护雄安新区白洋淀生态平衡，芦苇收割后作为农业废弃物的再利用及其高附加值产品开发引起了广泛的关注。芦苇是在水生或湿地，甚至在盐碱地和沙漠中生长的草类植物，在调节生态环境中起着重要作用。它可以从根部吸收土壤中的可溶性二氧化硅，并在纤维素微隔室内形成纳米结构的二氧化硅。与其他草类植物相比，芦苇的硅含量更高，并且具有纳米级排列的二氧化硅。

碳化硅（SiC）是有吸引力的第三代半导体材料，具有优异的热稳定性、生物相容性、较高的机械强度、优异的可见光吸收带隙，已被广泛应用于光分解水产氢等光催化应用中。但是，由于碳化硅高的光生载流子复合率及表面逆反应等因素造成其低的量子效率，所以目前碳化硅催化制氢的效率仍然不高。而且，目前大多数SiC的合成是通过碳粉与SiO₂的反应获得的，生产成本较高、价格昂贵。因此，开发一种催化制氢效率高，且生产成本较低的碳化硅光催化材料十分重要。

发明内容

本发明的目的就是提供一种芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的制备方法，以解决现有碳化硅催化材料催化制氢效率低，生产成本高的问题。

一种芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的制备方法，包括以下步骤制备：将芦苇粉在空气氛围下预烧1~3h，放至室温，研磨，之后在氩气气氛保护下，于1300~1500℃煅烧1~2h，即得到芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料。

所述预烧温度为400~600℃，预烧在马弗炉中进行。

所述煅烧是在管式炉中进行，优选的煅烧温度为1400℃。

所述芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料在光催化水产氢中的应用，包括如下步骤：将所述芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料置于光反应器中，加入光敏剂、牺牲剂和去离子水，氙灯光照即可。

本发明充分利用芦苇中的碳和硅合成出了芦苇基SiC/C，可大幅度促进废弃芦苇的资源化利用。本发明的芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料包括洋葱状纳米碳和纤维状纳米碳化硅，其制备原料单一、催化产氢效率高，且制备方法简单、无污染，生产成本低，便于推广应用，实现了对芦苇的资源化利用和芦苇基高附加值产品的开发。

附图说明

图1为实施例1所得芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的SEM图。

图2为实施例1所得芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的XRD图。

图3为实施例1所得芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料中洋葱状纳米碳的HRTEM图。

图4为实施例1所得芦苇基SiC/C光催化产氢催化材料的EDS图。