[发明专利]一种g-C3

说明书

本发明公开了一种g‑C₃N₄/Ni@C/NiP光催化剂的制备方法及应用。所述制备方法包括如下步骤：（1）将尿素在管式炉中进行加热反应，得到g‑C₃N₄；（2）将g‑C₃N₄的甲醇溶液超声分散后，加入Ni(NO₃)₂·6H₂O和2‑甲基咪唑的甲醇溶液，搅拌后再保温，冷却至室温，得到g‑C₃N₄/ZIF‑Ni；（3）将g‑C₃N₄/ZIF‑Ni进行煅烧，得到g‑C₃N₄/Ni@C；（4）将g‑C₃N₄/Ni@C与NaH₂PO₂·H₂O混合后煅烧，得到g‑C₃N₄/Ni@C/NiP。本发明制备的g‑C₃N₄/Ni@C/NiP的产氢量高，制备步骤和制备设备简单、重复性好，具有较大的推广价值。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种g-C₃N₄/Ni@C/NiP光催化剂的制备方法及应用。

背景技术

随着全球气候变暖，对低碳清洁能源的需求迫在眉睫，其中氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。光催化剂制氢是一种可持续发展的能源制备方法。在现阶段光催化产氢的催化剂很多，如TiO₂，g-C₃N₄，MOF材料(如ZIF，UIO)。

石墨碳氮化物(g-C₃N₄)具有二维(2D)分层结构和π共轭体系、适中的能隙(～2.7eV)，具有非常合适的半导体带边位置，因此能够满足光解水产氢产氧的热力学要求。然而，g-C₃N₄也存在低可见光吸收、有限的活性位点和高的电子 -空穴复合率等缺点，使其在光催化中受到一定的限制，光催化产氢效果较差。

为了克服上述不足，目前主要采用贵金属或非贵金属纳米粒子(NPs)修饰 g-C₃N₄，或者利用各种碳基纳米材料来修饰g-C₃N₄/金属化合物的相对二元体系，包括石墨烯、GO、RGO等来对g-C₃N₄进行改性。用于修饰g-C₃N₄的物质主要以掺杂的方式与g-C₃N₄结合，其目的是g-C₃N₄的可见光吸收性能或者降低了电子-空穴的复合率。但是，研究表明，经过掺杂修饰的g-C₃N₄产氢量仍然较低，不能满足人们对催化剂的需求。

金属-有机框架材料(MOFs)是近十年来发展迅速的一种配位聚合物，具有三维的孔结构，一般以金属离子为连接点，有机配位体支撑构成空间3D延伸，正是因为其比表面积大而受到广泛关注。如何利用金属-有机框架材料(MOFs)结合石墨碳氮化物(g-C₃N₄)，从而获得光催化产氢性能好的光催化剂，还未见报道。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有技术中采用贵金属、非贵金属纳米粒子或者碳基纳米材料来修饰g-C₃N₄存在价格昂贵、经过掺杂修饰的g-C₃N₄产氢量较低的问题，提供一种g-C₃N₄/Ni@C/NiP催化剂的制备方法及应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：