[发明专利]一种CdS-g-C3

说明书

本发明涉及光催化产氢技术领域，且公开了一种CdS‑g‑C₃N₄异质结光催化产氢催化剂，包括以下配方原料及组分：质量比为0.5‑6:100的介孔CdS空心微球和Ni掺杂g‑C₃N₄。该一种CdS‑g‑C₃N₄异质结光催化产氢催化剂，介孔CdS空心微球，具有丰富的孔隙结构和空穴结构，比表面积更大，为光生电子提供了传输通道，促进了光生电子和空穴的分离，Ni掺杂g‑C₃N₄，调节了电子结构和能带结构，降低了g‑C₃N₄的带隙宽度，拓宽了g‑C₃N₄的有效紫外可见光吸收波段，介孔CdS空心微球修饰在Ni掺杂g‑C₃N₄的表面形成复合光催化剂，界面之间形成异质结结构和内建电场，产生大量的分离的光生电子和空穴，分别与水反应，还原生成氢气以及氧化生成氧气，实现高效率的光催化产氢。

技术领域

本发明涉及光催化产氢技术领域，具体为一种CdS-g-C₃N₄异质结光催化产氢催化剂及其制法。

背景技术

随着过度燃烧化石燃料带来的能源危机问题和环境污染问题，开发新型高效的绿色能源成为当务之急，氢是宇宙中分布最广泛的物质，氢气的燃烧产物试水，是世界上最干净的能源，具有燃烧热值高，燃烧速度快、燃烧性能优异等优点，是一种最具发展潜力的清洁能源，氢气在氢能发电、燃料电池等方面具有重要的应用。

目前工业上制取氢气的方法主要用水煤气法、电解水法、甲醇重整制氢等，其中光催化产氢是一种新型高效的制氢方法，光辐射在光催化材料上，当辐射的能量大于半导体的禁带宽度时，半导体的光生电子从价带激发跃迁到导带，空穴留在价带，使光生电子和空穴发生分离，然后光生电子和空穴分别将水还原成氢气和氧化成氧气，实现光催化产氢，目前的光催化产氢催化剂主要有钽酸盐、钛酸盐、过渡金属硫化物等，其中石墨相氮化碳g-C₃N₄具有合适的禁带宽度、光化学活性较高，化学稳定性良好、廉价易得，是一种非常具有发展潜力的光催化产氢材料，但是g-C₃N₄带隙宽度不够窄，对光能的吸收率较低，并且g-C₃N₄的光生电子和空穴很容易复合，降低了g-C₃N₄的光化学活性和光催化产氢性能。

(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CdS-g-C₃N₄异质结光催化产氢催化剂及其制法，解决g-C₃N₄带隙宽度较宽的问题，同时解决了g-C₃N₄的光生电子和空穴很容易复合的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种CdS-g-C₃N₄异质结光催化产氢催化剂，包括以下原料及组分：介孔CdS空心微球、Ni掺杂g-C₃N₄，两者质量比为0.5-6:100。

优选的，所述CdS空心微球制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和葡萄糖，搅拌均匀后将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于烘箱中，加热至160-180℃，反应20-30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到碳纳米微球。