[发明专利]一种用于光电催化产氢的薄膜复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于光电催化产氢的薄膜复合材料的制备方法，首先通过热蒸气液聚法制备g‑C₃N₄薄膜；然后采用水浴法将Sb₂S₃纳米球负载到g‑C₃N₄薄膜上；最后通过光电化学沉积法将Co‑Pi纳米颗粒沉积到g‑C₃N₄/Sb₂S₃上最终得到g‑C₃N₄/Sb₂S₃/Co‑Pi薄膜复合材料。本发明提升了g‑C₃N₄的可见光吸收，促进了光生电子‑空穴对的分离；制备方法简单易操作，整体成本低廉。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体为一种用于光电催化产氢的g-C₃N₄/Sb₂S₃/Co-Pi薄膜复合材料的制备方法。

背景技术

氢能作为理想高效的绿色能源，具有高能量密度、易储存等优点，可以作为解决能源危机和保持社会可持续发展的关键推动力。自20世纪70年代起，日本学者Fujishima和Honda报道了将TiO₂半导体用作光电化学分解水的光阳极材料后，由于其优异的稳定性，可用性，无毒性和低价格，TiO₂已经成为传统的光电阳极材料用于光电化学分解水产生氢气。然而，由于其较宽的带隙3.2eV，使其仅吸收占太阳光百分之四的紫外光，导致太阳光利用率低。因此，吸收可见光的新型光电极材料引起人们的广泛研究兴趣，特别是价格低廉的非金属光电极材料。

类石墨碳氮化物g-C₃N₄作为非金属有机光催化剂，禁带宽度约为2.7eV，由于其可见光反应、无毒、低成本、高化学热力学稳定性等优点，使得人们对其的研究兴趣日益增加。其优异的化学热力学稳定性归因于g-C₃N₄结构中的三均三嗪单元。架状结构的g-C₃N₄薄膜具有较大的比表面积，提供了较多的反应位点，且架状结构促进了光的反射捕获。此外架状结构的g-C₃N₄薄膜应用于光电化学分解水产氢时，将不会像粉末或块体那样分散在水中不易回收循环利用。较宽的可见光吸收范围和较好的光生电子-空穴对分离是衡量半导体光电催化性能好的关键性因素。而Sb₂S₃等硫化物半导体禁带宽度普遍较窄以至于可以大幅度提高可见光响应范围，Co-Pi等共催化剂在分离光生电子-空穴对方面显示出了优异的性能。因此将Sb₂S₃和Co-Pi共同负载在g-C₃N₄薄膜表面，以达到g-C₃N₄基薄膜复合材料较佳的光电催化性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于光电催化产氢的g-C₃N₄/Sb₂S₃/Co-Pi薄膜复合材料的制备方法，能够提升g-C₃N₄的光电催化性能。

本发明技术方案为：一种用于光电催化产氢的薄膜复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：通过热蒸气液聚法制备g-C₃N₄薄膜

将尿素或者硫脲放入坩埚或者方舟中，转移到马弗炉中处理，即可得到附在FTO导电玻璃上的架状结构的g-C₃N₄薄膜。

步骤二：采用水浴法将Sb₂S₃纳米球负载到g-C₃N₄薄膜上