[发明专利]一种W18

说明书

本发明提供了一种Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;/C/g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;异质结纳米纤维光催化剂及其制备方法与应用，属于光催化分解水技术领域。Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;/C/g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;异质结纳米纤维光催化剂的制备方法是首先将钨源和聚丙烯腈溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，然后将得到的均匀、透明溶液进行静电纺丝，得到的PAN/钨源纳米纤维网毡，最后将富氮前驱体和PAN/钨源纳米纤维网毡置于封闭瓷舟中进行煅烧，从而获得目标产物。Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;/C/g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;异质结纳米纤维作为析氢光催化剂，构建Z型光催化分解水反应体系活性高，稳定性强，具有良好的光吸收特性，极大地提高了现在Z型异质结对于太阳能的利用率。

技术领域

本发明属于光催化分解水技术领域，具体涉及一种W₁₈O₄₉/C/g-C₃N₄异质结纳米纤维光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

双碳战略背景下，航空航天、交通、建筑、生产化工等领域都需要依靠氢能实现深度脱碳，目前工业用氢主要采用化石资源排碳制取，氢能绿色制取技术对实现氢能双碳战略具有重要意义。太阳能光催化分解水制氢技术，可以以清洁、高效、低成本和大规模的方式转化储存太阳能，已成为能源研究领域最重要的学科之一。

蓝色氧化钨(W₁₈O₄₉)是一种带隙为3.0eV的氧化钨，由于其表面富含氧空位，在可见光和近红外区都表现出强烈的LSPR吸收。但是单组分载流子复合严重，所以氧化钨单独使用效率较低。W₁₈O₄₉和g-C₃N₄之间匹配的能带结构使它们可由紫外光激发Z型异质结构，当光照射这种Z型异质结光催化剂时，蓝色氧化钨(W₁₈O₄₉)会被激发产生“热电子”注入协同光催化效应。由于g-C₃N₄具有丰富的产氢活性位点和高电子迁移率，有助于质子还原的光催化反应。显然，W₁₈O₄₉/g-C₃N₄二元异质结构的构建可以弥补W₁₈O₄₉在可见光区的光吸收，从而获得全太阳光谱吸收。因此，Z型W₁₈O₄₉/g-C₃N₄异质结纳米纤维光催化剂可实现几乎全光谱驱动的光催化析氢反应。

在异质结两组分材料界面引入无定形碳，可有利于界面处载流子Z型异质结复合过程，从而进一步提升材料光催化活性。传统纳米颗粒材料，表面能高，在液相催化反应中易团聚，且纳米颗粒材料在液相催化反应后，悬浮在溶液中，难以分离回收。纳米纤维材料具有超长的一维结构，在液相反应中不易团聚，其纤维网毡可实现液相反应后的高效分离和回收。因此W₁₈O₄₉/C/g-C₃N₄异质结纳米纤维是一种具有良好开发前景的光催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种Z型光催化分解水反应体系，可以实现光照下分解水制备氢气的目标。

本发明采用的技术方案为：

一种W₁₈O₄₉/C/g-C₃N₄异质结纳米纤维光催化剂，制备方法包括如下步骤：

1)将钨源和聚丙烯腈溶于N,N-二甲基甲酰胺中，得到均匀、透明的溶液；

2)将均匀、透明的溶液进行静电纺丝，得到PAN/钨源纳米纤维网毡；