[发明专利]一种CD@NH2-UiO-66/g-C3N4复合材料的制备及光解水制氢

说明书

一种CD@NH₂‑UiO‑66/g‑C₃N₄复合材料的制备及光解水制氢，涉及一种CD@NH₂‑UiO‑66/g‑C₃N₄复合材料的制备及光解水制氢。本发明提供一种新型CD@NH₂‑UiO‑66/g‑C₃N₄复合材料，目的是为了解决现有用于光解水制氢材料制氢效率不高的问题。方法：一、g‑C₃N₄的制备；二、NH₂‑UiO‑66/g‑C₃N₄复合材料的制备；三、CD@NH₂‑UiO‑66/g‑C₃N₄复合材料的制备。本发明的制备过程简单有效，试剂消耗少且产率高；且本发明提供的光催化剂能够有效提高g‑C₃N₄光解水制氢效率低的问题。本发明应用于光解水制氢领域，实验表明该复合材料具有优异的光解水制氢性能，其光解水产氢效率可达到2.93 mmol·g^‑1·h^‑1。

技术领域

本发明涉及一种CD@NH₂-UiO-66/g-C₃N₄复合材料的制备及光解水制氢。

背景技术

当今社会经济飞速发展，人们享受着科技成果带来的舒适与便利的同时对能源的需求也在不断增长，能源的不断消耗也带来了一系列问题，最突出的两大问题就是能源短缺和环境污染。目前人类活动基本上都是依靠化石能源，包括石油、煤炭、天然气等，但这些资源在短时间内不可再生，面临着枯竭的困境。另一方面,化石能源在燃烧的同时又带来环境污染问题，比如温室效应、水污染、雾霾等一系列严重的后果正威胁着全球的生态环境。人类的生存和发展离不开能源，所以开发新型能源对人类实现可持续发展来说至关重要。在众多的可再生资源中，太阳能是可供开发利用的最丰富的一种，地球表面一小时内接受的太阳辐照能量就足以供人类社会一年的生产生活所需。目前，光解水产氢技术被认为是利用太阳能的最理想途径之一。这是因为：一方面，水资源储量丰富、分布广泛、成本低廉；另一方面，氢的能量密度高、热值大，燃烧产物只有水，不会对环境造成任何压力，可以实现能源利用的良性循环。其中日本学者Fujishima和Honda研究发现当光照n-型半导体TiO₂电极时，可导致水分解，使人们认识到利用太阳能光解水制氢的可行性。但因其在光解水制氢的过程中光生电子和空穴复合率高、只能响应紫外光等缺点，限制了其发展。因此开发一种新型的光催化剂迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是要解决现有材料光解水制氢效率不高的问题，而提供一种CD@NH₂-UiO-66/g-C₃N₄复合材料的制备方法。

本发明的一种CD@NH₂-UiO-66/g-C₃N₄复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、g-C₃N₄的制备；

二、NH₂-UiO-66/g-C₃N₄复合材料的制备：将ZrCl₄和2-氨基对苯二甲酸在N,N,-二甲基甲酰胺（DMF）与盐酸的混合溶液中，在超声频率为35~45 KHz的条件下超声处理20~30 min，待充分溶解后加入g-C₃N₄，得到的混合溶液置于水热反应釜中，并于120 ℃中加热24 h，产物过滤并用DMF/甲醇洗涤三次，干燥即可；

步骤二中所述NH₂-UiO-66与g-C₃N₄的质量比为5 : 1；