[发明专利]一种N空位掺杂型g-C3

说明书

本发明涉及光催化技术领域，且公开了一种N空位掺杂型g‑C₃N₄‑WO₃异质结光催化产氢催化剂，包括以下配方原料及组分：N空位的Cl掺杂g‑C₃N₄多孔纳米片、聚乙烯醇、钨酸、过氧化氢、草酸、尿素。该一种N空位掺杂型g‑C₃N₄‑WO₃异质结光催化产氢催化剂，氮空位可以作为光生电子的捕获陷阱，减少载流子的重组和复合，同时盐酸在高温过程中挥发逸出，在g‑C₃N₄晶体内部和表面形成大量的孔道和裂纹，Cl掺杂在g‑C₃N₄的3p电子轨道形成新的杂质能级，减小了g‑C₃N₄的禁带宽度，表现出优异的光化学活性，纳米花瓣状WO₃均匀修饰g‑C₃N₄多孔纳米片中，两者的能带匹配，形成异质结结构，促进了光生电子和空穴的分离，具有优异的光催化产氢活性。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体为一种N空位掺杂型g-C₃N₄-WO₃异质结光催化产氢催化剂及其制法。

背景技术

光催化分解水产氢是一种新型高效的氢气制取方法，在热力学上要求光催化半导体材料的价带电位比氧电极电位EO₂/H₂O正，导带电位比氢电极电位EH⁺/H₂负，当光辐射在半导体材料上时，辐射的能量大于半导体的禁带宽度，半导体内电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使电子和空穴发生分离，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气，实现光催化分解水产氢。

目前的光催化产氢材料主要有二氧化钛、二硫化钼、二硫化镉等，其中石墨相氮化碳(g-C₃N₄)禁带宽度适中，光化学活性良好，并且化学性质稳定、环境友好，是一种广泛研究和应用的光催化产氢材料，但是g-C₃N₄的导电性能较差，光生电子的传输速率高，光生电子和空穴很容易重组，严重影响了其光催化活性，因此促进g-C₃N₄光生电子和空穴的分离，抑制载流子的重组，并且提高g-C₃N₄的比表面积和对光能的利用率，是增强g-C₃N₄光化学性能和光催化产氢活性的有效途径。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效的N空位掺杂型g-C₃N₄-WO₃异质结光催化产氢催化剂及其制法，解决了传统的g-C₃N₄的比表面积不高，并且光生电子和空穴容易重组的问题。

(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N空位掺杂型g-C₃N₄-WO₃异质结光催化产氢催化剂：包括以下原料及组分，N空位的Cl掺杂g-C₃N₄多孔纳米片、聚乙烯醇、钨酸、过氧化氢、草酸、尿素。

优选的，所述N空位掺杂型g-C₃N₄-WO₃异质结光催化产氢催化剂制备方法如下：

(1)向反应瓶中加入稀盐酸溶液和三聚氰胺，匀速搅拌反应1-4h，将溶液减压蒸馏除去溶剂、洗涤并干燥，得到的三聚氰胺盐酸盐。