[发明专利]一种异质结光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种W₁₈O₄₉/g‑C₃N₄复合S型异质结光催化剂及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤。S1提供钨源、有机化合物和无水乙醇。S2煅烧有机化合物，获得g‑C₃N₄纳米片。S3将g‑C₃N₄纳米片分散于所述无水乙醇中，经超声探头剥离，得到g‑C₃N₄悬浮液。S4将所述钨源分散至所述无水乙醇中，得到黄色溶液。S5将所述黄色溶液滴加到所述g‑C₃N₄悬浮液中，经水热反应处理后，制得W₁₈O₄₉/g‑C₃N₄复合S型异质结光催化剂。所述g‑C₃N₄纳米片具备多孔结构。所述W₁₈O₄₉/g‑C₃N₄复合S型异质结光催化剂中，W₁₈O₄₉和g‑C₃N₄的质量比为2～5：10。本发明的制备方法可提供更多的催化活性中心，在g‑C₃N₄上原位生长W₁₈O₄₉以获得S型异质结，赋予W₁₈O₄₉/g‑C₃N₄复合体系更好的氧化还原能力，提高光催化产氢的效率和光催化稳定性。

技术领域

本发明涉及环保和能源功能材料领域，具体涉及一种W₁₈O₄₉/g-C₃N₄复合S型异质结光催化剂，还涉及所述W₁₈O₄₉/g-C₃N₄复合S型异质结光催化剂的制备方法。

背景技术

如今，日益严重的全球能源短缺和环境问题危机正成为对人类社会长期发展的严重威胁，我们的主要能源是化石燃料，其大量燃烧已引起能源危机和环境污染，因此寻找清洁能源对我们来说是当务之急。太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源，利用光催化技术将太阳能转化为清洁能源是一种可行的策略。然而，单一的半导体光催化剂由于光生电荷载流子高的复合几率很难达到高的光催化活性。构建合适的异质结系统是解决这个问题的有效途径之一。一般来说，高效异质结光催化剂的设计主要集中在两个关键点上。一是两个半导体光催化剂的合适的能带交错布置，另一个是两个半导体之间理想的界面用作高效电荷转移/分离。

自2009年在用于可见光光催化水分解的石墨氮化碳(g-C₃N₄)方面的开创性工作以来，g-C₃N₄光催化剂由于其窄带隙，可见光响应，较负的导带位置。更重要的是，g-C₃N₄仅由两个地球富含的元素组成：碳和氮。这不仅表明可以容易地以低成本制备它，而且可以通过简单的策略来调节其性质，而不会显著改变整体组成。而且，它的聚合性质允许通过分子水平的修饰和表面工程来控制表面化学。但纯g-C₃N₄的光催化性能还远未达到实际要求。一系列和g-C₃N₄具有能带交错结构的半导体均被用来和g-C₃N₄复合构建g-C₃N₄基异质结构光催化剂。然而当下光催化剂的制备存在催化活性中心少，单一相掺杂的光催化剂H₂的生成率低，氧化还原能力差，光催化产氢的效率和光催化稳定性不佳的问题。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提供一种原位生长的三元复合光催化剂及其制备方法和应用，以解决当下制备方法制得的光催化剂催化活性中心少，H₂的生成率低，氧化还原能力差，光催化产氢的效率和光催化稳定性不佳的问题。