[发明专利]一种含氧g-C3

说明书

本发明公开了一种含氧g‑C₃N₄纳米片光催化剂的制备方法，包括如下步骤：1）一定质量比的二氰二胺和氯化铵加入水中进行分散溶解，并在80℃的条件下水浴加热直至得到干燥的粉末状混合物；2）将混合物在340℃条件下加热2h后以2.5℃/min的速率升至600℃并保温4h，然后自然冷却至室温，得到超薄片状g‑C₃N₄光催化剂。这种催化剂的制备方法简单、低危险，重复使用率高，成本低，所制备的催化剂对于光催化产氢表现出较高的催化活性，在光催化产氢方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及g-C₃N₄材料的制备，具体是一种含氧g-C₃N₄纳米片光催化剂的制备方法和应用。

背景技术

随着经济的迅速发展与人口的不断增长，煤、石油、天然气等不可再生能源日益紧张，由此产生的能源危机问题越发凸显，同时带来的环境问题也不可忽视。环境的污染威胁着人们的生命健康，这迫使研究不得不发展新型能源。半导体光催化技术已成为应对全球能源和环境危机的有前途的技术。

光催化产氢是一种新型高效的产氢方法，通过光辐射在光催化半导体材料上，产生光生电子和空穴并分离，分别在半导体材料的不同位置将水还原成氢气以及将水氧化成氧气，实现光催化分解水制取氢气，目前的光催化制氢材料主要有钽酸盐、钛酸盐、过渡金属硫化物等，其中石墨相氮化碳g-C₃N₄在小于475nm的波长下具有良好的光化学活性，并且制备方法简单、廉价易得、化学性质稳定，是一种广泛研究的光催化产氢材料，但是g-C₃N₄的带隙较宽，对可见光的吸收范围较窄，降低了催化剂对光能的利用率，并且g-C₃N₄的光生电子和空穴很容易复合，抑制了催化剂的光催化活性和产氢性能。

到目前为止，人们已经探索了集中提高g-C₃N₄光催化活性的方法，主要包括掺杂金属或非金属、与其他半导体构筑异质结、与有机分子共聚、染料敏化等，但是这些策略仍然存在某些缺点。具体而言，通过掺杂形成的孤立态可以充当光生载流子的复合中心。尽管异质结构有助于光致空穴电子对的分离，但他们通常会牺牲样品的氧化还原能力；染料敏化的光催化剂通常由于光照下染料分子的不稳定性而使光催化活性下降。目前，Lu等人因此，尽管为开发具有增强光催化活性的g-C₃N₄付出了巨大的努力，但是这些光催化剂的实际性能未满足应用要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种含氧g-C₃N₄纳米片光催化剂的制备方法和应用。这种催化剂的制备方法简单、低危险，重复使用率高，成本低，所制备的催化剂对于光催化产氢表现出较高的催化活性，在光催化产氢方面具有广泛的应用前景。

实现本发明目的的技术方案是：

一种含氧g-C₃N₄纳米片光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1）一定质量比的二氰二胺和氯化铵加入装有水的圆底烧瓶中进行分散溶解，将烧瓶置于水浴锅上，在80℃的条件下水浴加热直至得到干燥的粉末状混合物；

2）将混合物置于坩埚中，在马弗炉中经二次升温煅烧，即在340℃条件下加热2h后以2.5℃/min的速率升至600℃并保温4h，然后自然冷却至室温，得到超薄片状g-C₃N₄光催化剂。

所述步骤1）中的质量比为1:1、1:2、1:4 、1:5中的一种。

所述步骤1）中的质量比为1:4。