[发明专利]一种MoS2/CNTs/g‑C3N4复合光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米光催化材料技术领域。

背景技术

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种非金属有机聚合物半导体。因为具有很好的化学稳定性，热稳定性，半导体性能，合适的禁带宽度(2.7eV)及合适的导带(CB,1.3V)和价带(VB,104 V)位置，g-C₃N₄被认为在光催化领域有很大潜力。到目前为止，g-C₃N₄作为可见光催化剂已经被广巧应用于光催化生产新能源，光催化去除污染物W及光催化合成有机化合物等方面。众所周知，光催化技术的核也目标是制备廉价、窩效、稳定的光催化剂。合成g-C₃N₄的原料和方法都比较简单，因此g-C₃N₄满足廉价的要求。但是，对于高效和稳定这两方面的要求，纯的g-C₃N₄还没有达到让人们满意的地步，这主要是因为纯的g-C₃N₄存在多方面的缺点。这些缺点包括；(1)g-C₃N₄只能吸收450nm处的蓝光，对可见光的利用效率低；(2)光生电子和空穴很容易发生复合，导致有效光生电子或空穴的数量比较少；(3)g-C₃N₄容易被自身产生的光生空穴分解，导致g-C₃N₄的循环稳定性不好。

MoS₂片状结构在电化学应用方面十分有潜能，MoS₂作为知名的产氢催化剂，它被视为理想的催化剂，被广泛应用于光催化、传感等领域。

虽然两种材料都可以作为光催化材料使用但是如何进一步提高其光催化效率是目前亟待解决的重要课题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种MoS₂/CNTs/g-C₃N₄复合光催化剂利用了碳纳米管(CNTs)为管状结构具有良的传导性的特点，使得g-C₃N₄使得电子空穴分离率可以提高，该复合结构中由于MoS₂的植入使g-C₃N₄层间距变大，有效增大催化剂的比表面。并且由于MoS₂、 CNTs和g-C₃N₄之间所形成异质结，提高了光电荷的分离效率，有效地提高了光催化效率。

MoS₂/CNTs/g-C₃N₄复合光催化剂，中MoS₂所占质量比为3％～9％，CNTs与g-C₃N₄质量比为1:1；该复合催化剂为片状形貌，复合结构中以尺寸为2μm、厚度为50～70nm的g-C₃N₄为基底，依次在其表面复合直径为20nm、长度8～10μm的CNTs和尺寸为200～500nm、厚度为50～80nm的片状MoS₂得到。

该复合光催化剂的制备方法具体如下：

1)水热法制备MoS₂；

2)制备g-C₃N₄；

3)CNTs/g-C₃N₄复合物的制备：按照质量比1:1称取g-C₃N₄与CNTs，将二者按照5mg/mL 的比例分散于无水乙醇中，分散均匀后在外加搅拌条件下持续12h，然后置于80～100℃条件下干燥，得到CNTs/g-C₃N₄复合物；