[发明专利]一种助催化剂高度分散于蜂巢状氮化碳空腔内的制备方法

说明书

本发明公开了一种助催化剂高度分散于蜂巢状氮化碳空腔内的制备方法，其特征在于制备过程包括以下步骤：a)制备助催化剂负载的海泡石；b)聚多巴胺包覆改性助催化剂负载的海泡石；c)将上步产物与氮化碳前驱体混匀，经高温焙烧后，去除模板，即制得助催化剂高度分散于蜂巢状氮化碳空腔内部的光催化剂。本发明采用价格低廉、来源广泛的海泡石作为蜂巢状氮化碳制备的硬模板和助催化剂负载载体，不仅可以减少大比表面积氮化碳的制备成本，同时也能有效减小助催化剂的粒径，并保证助催化剂均匀分散在氮化碳的空腔内部，防止助催化剂流失，从而有效地提高了光催化剂的活性和稳定性，因此具有较好应用前景。

技术领域

本发明涉及一种助催化剂高度分散于蜂巢状氮化碳空腔内的制备方法，属于光催化技术领域。

背景技术

氢能是公认的洁净能源。自1972年日本科学家Fujishima和Honda首次报道光照TiO₂电极分解水以来，由于原料为用之不竭的太阳能和水，半导体光解水产氢作为人类社会获取氢能的理想技术，引起了人们的广泛兴趣。半导体光催化制氢技术是利用半导体光催化剂独特的能带结构，吸收光能后，激发半导体产生光生-电子空穴对，分离并迁移到表面的光生电子参与还原反应，从而实现裂解水制氢。

有机半导体石墨相氮化碳具有原材料来源广、制备过程简单、价格低廉、可见光吸收好等优势，是近年光催化研究的热点之一。然而，通过热解缩合方法制得的石墨相氮化碳通常比表面积较小(10-20m²·g^-1)，存在活性位点少、光生载流子传输速率慢等问题，因此其光催化活性较低。增大石墨相氮化碳的比表面积是提高其光催化活性的有效方法之一，这主要是因为：增大比表面积不仅可以为光催化反应提供更多的活性位点，同时也能缩短光生电荷传输到表面活性的迁移距离，有效地抑制了光生载流子的复合。在各种具有大比表积的石墨相氮化碳光催化材料中，具有中空空腔结构的氮化碳光催化材料如氮化碳纳米管(专利：105217584A)、氮化碳空心球(专利：103801354B)、蜂巢状氮化碳(专利申请号：201810013728.6)等，引起了人们的极大兴趣，其原因主要在于：(1)中空结构可以有效增大氮化碳的比表面积；(2)中空结构可以使入射光在空腔内部形成多重反射与折射，提高了对入射光能的吸收和利用。

光生电荷的转移效率也是影响光催化，尤其是光解水活性的重要因素。研究表明，通过负载助催化剂，如Pt、Au、Pd、Ag等，不仅可以有效促进光生电荷的分离，更为重要的是，还能大大降低表面催化反应的活化能，如析氢反应的活化能，从而有效提高光催化效率。但是，通过常规化学还原或光沉积方法负载助催化剂，往往存在金属助催化剂颗粒较大、分散性较差、助催化粒子易流失等问题，因此光催化活性及稳定性提高有限，无法充分发挥助催化剂的全部功能。通过将助催化剂均匀负载在氮化碳的空腔内部，不仅可以缩短光生电荷的传输距离，减少光生载流子的复合，同时也能有效防止助催化剂纳米粒子的流失，从而提高氮化碳的光催化活性。因此，采用低成本的原材料，通过简易方法制备出助催化剂均匀地分散在大比表面积的氮化碳空腔内的光催化材料，对其实际应用有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种助催化剂高度分散于蜂巢状氮化碳空腔内的制备方法。

一种助催化剂高度分散于蜂巢状氮化碳空腔内的制备方法，其特征在于制备过程包括以下步骤：

a)制备助催化剂负载的海泡石；

b)聚多巴胺包覆改性助催化剂负载的海泡石；

c)将聚多巴胺包覆改性助催化剂负载的海泡石与氮化碳前驱体混合均匀，高温焙烧后去除模板，即制得助催化剂高度分散于蜂巢状氮化碳空腔内部的光催化剂。