[发明专利]一种碳氮掺杂氧化铟半导体光催化材料在制备氢气中的应用方法

说明书

本发明公开了一种碳氮掺杂氧化铟半导体光催化材料在制备氢气中的应用方法。本发明是由氧化铟前驱体通过简单地水热法和煅烧法衍变制备而成。本发明与现有技术相比，优点为：(1)制备过程只使用水热法和煅烧法，操作过程简单，制备方便，对设备要求低；(2)制备的半导体光催化材料较现有公开报道的其它催化材料的催化效果有明显提升；(3)反应采用去离子水、乙醇、乙二醇作为反应介质，过程安全平稳，无明火、烟雾产生，无三废排放，环境友好且容易工业放大。

一技术领域

本发明涉及涉及一种碳氮掺杂氧化铟半导体光催化材料在制备氢气中的应用方法，属于化学制备与新能源领域。

二背景技术

目前，受到我国工业迅猛发展以及化石燃料燃烧的影响，带来新型能源供应的问题急需解决，在此基础上，制备一种新型无污染的能源代替化石燃料变成首要目标。经过不断研究探索，科研工作者在氧化铟基础上制备了一种半导体光催化材料(In₂O₃/g-C₃N₄)用于可见光下制取氢气这种新型无污染的能源(Cao S-W，Liu X-F，Yuan Y-P，Zhang Z-Y，Liao Y-S，Fang J，et al. Solar-to-fuels conversion over In₂O₃/g-C₃N₄ hybridphotocatalysts.Applied Catalysis B： Environmental.2014；147：940-6.)以及半导体光催化材料(In₂O₃/In₂S₃)用于光电化学制取氢气(Li H，Chen C，Huang X，Leng Y，Hou M，Xiao X，et al.Fabrication of In₂O₃/In₂S₃ core-shell nanocubes for enhancedphotoelectrochemical performance.Journal of Power Sources. 2014；247：915-9.)

此类复合光催化材料能明显的用于氢气制备反应，这也表明了以氧化铟为基础进行催化剂制备并用于制取氢气是可行的，然而不同晶型的氧化铟催化活性不同，据研究表明，氧化铟主要存在c型和rh型两种晶相，处于两者之间的混合相催化活性较单相氧化铟活性高(Song P-Y，Zhang W-D.Controlled synthesis and gas sensing properties ofIn₂O₃ with different phases from urchin-like InOOH microspheres.MaterialsResearch Bulletin.2014；53：177-84.)因此，如何构建、制备一种高效的半导体光催化材料用于光催化制备氢气变得尤为重要。本发明设计新的工艺得到氧化铟并以此为基础，通过调控掺杂了碳、氮元素并得到不同晶型混合相碳氮掺杂氧化铟半导体材料C，N-In₂O₃，极大地提高了光催化性能。

三发明内容

本发明的目的在于提出一种碳氮掺杂氧化铟半导体光催化材料在制备氢气中的新的应用方法。采用碳氮掺杂氧化铟半导体材料C，N-In₂O₃为光催化剂，加入到10wt％三乙醇胺水溶液中，超声波或搅拌分散30min，转移至产氢装置中，光照条件下制备氢气。

实现本发明目的的技术解决方案是由制备的氧化铟前驱体通过煅烧、水热法等手段完成，具体步骤如下：

步骤1)将一定量的浓硝酸加入到去离子水中搅拌均匀，其中，浓硝酸与去离子水体积比为1∶130-135；