[发明专利]一种碱式磷酸钴纳米针复合LTON光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种碱式磷酸钴纳米针复合LTON光催化剂及其制备方法和应用，该方法首先利用聚合络合法和高温氨气后处理手段合成LaTiO₂N；然后通过水热法在LaTiO₂N上原位生长Co₃(OH)₂(HPO₄)₂纳米针，即得目标产品。本发明制备的碱式磷酸钴纳米针复合LTON光催化剂具有特殊形貌，并且LaTiO₂N与Co₃(OH)₂(HPO₄)₂纳米针之间构建了特殊的异质结，使得Co₃(OH)₂(HPO₄)₂纳米针复合的LaTiO₂N光催化剂相比纯LaTiO₂N具有更好的可见光催化制氧性能，实现了对纯LaTiO₂N可见光催化制氧性能的改善。

技术领域

本发明属于太阳光光催化分解水技术领域，涉及光催化分解水制氧技术，即模拟太阳光可见光照射条件下以水为原料的光催化制氧技术，特别涉及一种在LTON(LaTiO₂N)上原位水热生长碱式磷酸钴(Co₃(OH)₂(HPO₄)₂)纳米针的方法及其光催化制氧的应用。

背景技术

能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。对于一个国家来说，能源是国民经济的重要物质基础，未来国家命运取决于能源的掌控。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。目前由于石油、煤炭等大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立，因而在交通运输、金融业、工商业等方面造成了一系列问题，也就是能源危机。同时传统化石能源的大量使用，引起全球变暖、雾霾等一系列严重影响人类生存的环境污染。解决能源危机及与之相关的环境污染是当今全世界、全人类的迫切需要，是影响人类发展的重大难题。因此，开发高效、丰富、可再生以及清洁的新能源，逐渐使传统化石能源为主导的能源体系转换为新能源体系，不仅是解决能源危机和环境污染的最有前景的途径，也是解决人类发展的迫切任务。

太阳能理论上是被认为取之不尽的洁净能源，实现太阳能的有效利用是解决能源危机的一种很有前景的方向。基于可持续发展和可再生能源等因素，选取水和生物质等原料，利用太阳能分解水是其中一种很有可行性的利用太阳能手段。光催化分解水的原理如下所述。在合适能量的光的照射下，光催化剂吸收光能，受到激发产生光生电子和空穴对。之后，产生的电子和空穴对迁移到光催化剂表面，与水进行氧化还原反应得到氢气和氧气。为了实现太阳能光催化分解水制氢的目标，其关键是发展高效、低成本和稳定的可见光催化剂。尽管目前已有的研究报道了各种各样的可见光响应的光催化剂，但是研究的成果依然与高效、低成本等要求相距甚远。