[发明专利]一种四硫化三钒/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三钒/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。通过将双氰胺经煅烧处理后自然冷却再经研磨处理得到石墨相氮化碳；将氯化钒、三聚硫氰酸和氯化铵进行配料后进行研磨处理得到混合粉体B；在惰性气氛中将混合粉体B经固相烧结法处理后自然冷却再经研磨处理得到四硫化三钒光催化助催化剂；将石墨相氮化碳和所得四硫化三钒光催化助催化剂配料后，以水为溶剂进行复合处理，离心先干燥、后研磨，制得四硫化三钒/石墨相氮化碳光催化剂。本发明有效的解决了传统制备方法中需要在高毒性气氛中制备四硫化三钒或者制备出的样品稳定性较差等问题。成功制得高光催化活性和高产氢性能的四硫化三钒/石墨相氮化碳光催化剂。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种四硫化三钒/石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展，化石能源迅速消耗、环境持续恶化对全人类的生存和发展构成了巨大威胁，化石能源枯竭所带来的能源问题日益凸显。利用半导体光催化分解水产氢被认为是最有希望解决能源危机的技术之一。运用光催化技术，将太阳能转化为清洁的氢能是一种具有长远发展性的手段，而开发成本低廉的光催化剂是广大研究者的长期工作目标。

g-C₃N₄作为一种非贵金属催化剂，其化学性质稳定，并且成本低廉、易于制备，而迅速地引起了广泛的关注。但是由于g-C₃N₄的低比表面积和较高的光生电子复合速率，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.]。文献“Qixing Liu，Weiqi Yao,Yi-An Zhu；Electrochimical Acta,2017.10.137”报道中使用煅烧法制备出V₃S₄/rGO复合材料，具体反映反应条件是，在H₂S含量为5％的H₂S，Ar混合气气氛下900℃保温2小时，冷却后生成V₃S₄/rGO复合材料，这类合成方法的危险性较高，且对大规模生产要求较高，较难实现工业生产；并且在反应过程中，V容易被氧化为钒氧化物；除此之外，H₂S是一种急性剧毒，吸入少量高浓度硫化氢可于短时间内致命，低浓度的H₂S对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响。火或者现有技术采用一步水热法制备V₃S₄，但所得到的样品稳定性较差。

所以如何提升g-C₃N₄的光催化活性，不断开发性能优异、成本低廉的光催化剂是科学家们一直以来不断奋斗的目标。

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三钒/石墨相氮化碳光催化剂及其制备方法，有效提高了本发明所制得的四硫化三钒/石墨相氮化碳(V₃S₄/g-C₃N₄)光催化剂的光催化活性，进而提高其产氢性能。

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三钒/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，将双氰胺经煅烧处理后自然冷却，将冷却后的煅烧产物固体经研磨处理，得到g-C₃N₄；

将氯化钒、三聚硫氰酸和氯化铵进行配料后进行研磨处理，得到混合粉体B；在惰性气氛中，将所得混合粉体B经固相烧结法处理后自然冷却，将冷却后的烧结产物经研磨处理，得到V₃S₄光催化助催化剂；