[发明专利]一种S型复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光催化的技术领域，具体的涉及一种S型复合光催化剂及其制备方法和应用。所述S型复合光催化剂为苯环掺杂的g‑C₃N₄/WO₃异质结材料。该S型复合光催化剂不仅表现出优异的光催化产氢气性能，且具有较高的稳定性。所述制备方法工艺过程简单、易操作，原料成本低，对推动光解水产氢气领域的发展具有重要意义。

技术领域

本发明属于光催化的技术领域，具体的涉及一种S型复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

以半导体为基础的光催化H₂-裂解技术已经成为解决环境问题和能源危机的一种可持续的太阳能-化学能源战略。构建S型复合光催化剂是抑制光生电荷重组，以提高光催化H₂演化的有效途径。基于g-C₃N₄的S型复合异质结构被认为是最有前途的S型复合光催化剂之一。

然而，g-C₃N₄与其他半导体之间的非欧姆接触无机-有机界面仍然是构建高效的S型复合光催化体系的重要限制和难点因素，亟需解决以获得高效的S型复合光催化剂。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种S型复合光催化剂及其制备方法和应用，该S型复合光催化剂不仅表现出优异的光催化产氢气性能，且具有较高的稳定性。所述制备方法工艺过程简单、易操作，原料成本低，对推动光解水产氢气领域的发展具有重要意义。

发明人提出在S型复合异质结构中掺杂苯环，可以作为电子转移桥，促进界面电荷沿S型复合异质结路径转移，并创新性地设计出一种新的、简便的电子转移桥构建策略：首先通过简单的煅烧共聚合成掺入苯环的g-C₃N₄(BCN)，再通过静电组合的方法将掺入苯环的g-C₃N₄与WO₃合成，得到BCN/WO₃(BCNW)异质结材料的工艺路线。

具体技术方案如下：

一种S型复合光催化剂，其为苯环掺杂的g-C₃N₄/WO₃异质结材料。

进一步的，所述苯环掺杂的g-C₃N₄/WO₃异质结材料由二维的苯环掺杂的g-C₃N₄与一维的WO₃通过静电自组装合成所得。

一种所述S型复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

称取NaCl和Na₂WO₄●2H₂O，溶解于去离子水中，并用盐酸调节pH值在2～3，得到混合溶液；

将混合溶液转移至反应釜中进行水热反应生成白色沉淀，离心、洗涤、干燥得到WO₃；

称取所得WO₃置于pH值为3～4的乳酸溶液中，搅拌均匀得到WO₃酸溶液；

称取间苯三酚和尿素混合研磨，在500～550℃下保温2～4h；冷却至室温得到黄色粉末苯环掺杂的g-C₃N₄；

称取苯环掺杂的g-C₃N₄置于pH值为3～4的盐酸溶液中，搅拌均匀得到苯环掺杂的g-C₃N₄酸溶液；