[发明专利]一种四硫化钒-硫化镍/石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种四硫化钒‑硫化镍/石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法，属于光催化技术领域。通过将氰胺经一步煅烧处理，将所得煅烧后样品冷却后研磨得到g‑C₃N₄；将镍源、氯化钒、尿素和氯化铵和聚乙烯吡咯烷酮混合均匀得到混合液，将混合液进行水热反应后，收集沉淀干燥后得到NiV‑LDH；将研磨处理后的NiV‑LDH与g‑C₃N₄混合均匀，经复合反应得到沉淀粉体D；在惰性气氛中，将粉体D与硫氰酸铵混合进行煅烧处理，制得四硫化钒‑硫化镍/石墨相氮化碳光催化剂。采用本发明所述制备方法制得的四硫化钒‑硫化镍/石墨相氮化碳光催化剂，可以有限避免活性位点的堵塞和双助催化剂的团聚问题；并可以有效改善但金属硫化物电导率较低的问题。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种四硫化钒-硫化镍/石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法。

背景技术

21世纪最重要的两个主题就是能源和环境。化石能源的消耗和环境的持续恶化对全人类的生存和发展构成了巨大威胁。氢气作为一种环保、高效的清洁能源，在目前的能源研究领域占据着重要位置。通过光催化技术将太阳能转化为清洁氢是满足全球不断增长的能源需求和减轻环境问题的有效途径，也更符合可持续发展的理念，因此开发低成本、环保且高效的催化剂是研究人员一直以来不断探索的目标。

g-C₃N₄作为一种非贵金属催化剂，化学性质稳定，易于制备、成本低廉，在光催化领域引起广泛的关注。但是由于纯相g-C₃N₄具有较低的比表面积、较高的载流子复合速率限制了它的应用。[刘凯,苏扬航,韩亚翔,等.介孔NiS₂/S-g-C₃N₄的制备及其光催化产氢性能研究[J].功能材料,2020,51(7):7007-7014.]。且由于表面过度释放氢和光源载流子分离效率低，纯g-C₃N₄对氢的演化活性非常低。

科学家不断地探索各种改性方法来提高g-C₃N₄的光催化产氢的效率，例如引入缺陷空位来增加g-C₃N₄的活性位点，以提高其产氢量[李小为,王彬,尹文轩,等.Cu²⁺改性g-C₃N₄光催化剂的光催化性能[J].物理化学学报,2020,36(3):38-47.]，或者是与其他半导体材料复合来减少其禁带宽度，来扩大对可见光的吸收范围从而提高产氢率等[Lu X,Jin Y,Zhang X,et al.Controllable synthesis of graphitic C₃N₄/ultrathin MoS₂nanosheet hybrid nanostructures with enhanced photocatalytic performance[J].Dalton Transactions,2016,45(39):15406-15414.]。但是缺陷的引入难以控制，且实现条件复杂，无法达到低耗高能的环保理念。因此，其中硫是一种典型的具有半导体性质的元素。硫化镍因其低带隙能量(约0.9eV)、易于合成和释放氢的低过电位而表现突出。然而，由于硫化镍的低电导率和宿主催化剂与辅催化剂之间的接触有限，阻碍了光产生的载流子的有效分离。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种四硫化钒-硫化镍/石墨相氮化碳(VS₄-NiS/g-C₃N₄)光催化剂及其制备方法。可以有限避免活性位点的堵塞和双助催化剂的团聚问题；并可以有效改善但金属硫化物电导率较低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种四硫化钒-硫化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，包括以下步骤：