[发明专利]一种氮掺杂碳量子点修饰富氮石墨型氮化碳光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种氮掺杂碳量子点修饰富氮石墨型氮化碳光催化剂的制备方法。使用简单的水浴加热、低温煅烧方法合成的C₃N₅，首先，将制备好的C₃N₅加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，再将NCDs加入以上溶液中，然后将悬浊液超声后再搅拌一段时间，最后将样品烘干方可得到产物。本申请催化剂的光催化产氢效率得到有效提高。

技术领域

本发明属于复合材料制备的技术领域，特别涉及一种氮掺杂碳量子点(NCDs)修饰C₃N₅光催化剂的制备方法。

背景技术

环境问题一直是人们极其关注的问题。近年来，世界面临着污染、气候变化、传染病等严重的环境挑战。气候变化引发的问题迫切要求我们寻找新的化石燃料替代品。在许多候选物中，氢气(H₂)是具有很多优点，可以减少对化石燃料的依赖，包括无碳、自然资源丰富。而与汽油(40kJ·g^-1)相比，H₂(122kJ·g^-1)能量密度高。其中光催化技术是一种很有前途的有效解决当前全球环境污染和能源危机的绿色技术，可以完全利用太阳能将水分解后产生氢气(H₂)。

碳量子点(CQD)具有独特的光致发光特性,良好的光稳定性,成本廉价,无毒且易于合成。而氮掺杂可以为CQD带来独特的物理和化学特性。由于NCDs可以有效地引起电荷离域，降低功函数并增强CQD的光致发光发射性能，另外，还可以有效地提高CQD的电子转移能力。

在石墨烯半导体中，石墨氮化碳(g-C₃N₄)框架中含有大量的富电子位点和碱性氮，促进了烷基化、酯化、氧化等各种催化反应。所以g-C₃N₄具有环保性、可见光响应和高化学稳定性等独特性能。而在最新的研究中，C₃N₅框架包含通过偶氮键(-N＝N-)桥接在一起的庚嗪部分。由于构成偶氮键的N原子上的p轨道与庚嗪基序的π系统重叠，偶氮键的存在扩展了π共轭网络，从而使电子带隙降低至1.76eV。C₃N₅在更长的波长下显示出改进的光敏特性，可用于太阳能分解水。

因此，我们期望将NCDs和C₃N₅复合在一起，形成一种具有高光催化活性的复合光催化剂，用来光催化产氢。

发明内容

本发明的目的是要提供一种氮掺杂碳量子点(NCDs)修饰C₃N₅光催化剂制备方法。通过低温溶液相技术制备NCDs修饰C₃N₅光催化剂,以有效将光生载流子加快分离和转移，从而使光催化产氢效率提高。

本发明的技术方案：

本发明的技术方案是通过简单的水浴加热、低温煅烧方法制备NCDs，并使用低温溶液相技术制备复合光催化剂。

一种氮掺杂碳量子点修饰富氮石墨型氮化碳光催化剂，使用简单的水浴加热、低温煅烧方法合成的C₃N₅，首先，将制备好的C₃N₅加入到无水乙醇溶液中搅拌均匀，再将NCDs加入以上溶液中，然后将悬浊液超声后再搅拌一段时间，最后将样品烘干即可得到产物。

一种氮掺杂碳量子点修饰富氮石墨型氮化碳光催化剂的制备方法，