[发明专利]一种复合光催化剂及其制备方法和光催化产氢方法

说明书

本发明涉及一种复合光催化剂及其制备方法和光催化产氢方法，采用铌酸钡纳米片修饰石墨相氮化碳，制得石墨相氮化碳‑铌酸钡复合光催化剂。铌的3d轨道参与了价带的构成，使其导带富集自由电子；铌酸钡因其晶体结构和电子结构的多样性，同时具备合适的能带结构和高的光生载流子移动性；另，采用铌酸钡纳米片修饰石墨相氮化碳，以使铌酸钡纳米片与石墨相氮化碳之间产生异质结，具有异质结结构的石墨相氮化碳‑铌酸钡复合光催化剂由于异质结所产生的特殊的能带结构和载流子输送特性，在光催化反应中能有效抑制光生电子空穴的复合，提高量子效率，使此石墨相氮化碳‑铌酸钡复合光催化剂具有更好的可见光光催化活性。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，特别涉及一种复合光催化剂及其制备方法和光催化产氢方法。

背景技术

光催化技术在治理环境问题和解决能源危机方面展现了独特的潜在应用价值，特别是在高效产生清洁能源方面极具优势。在众多的光催化材料中，石墨相氮化碳以其成本低廉、具有氧化还原能力及较高光化学稳定性等优点而成为当前备受关注的光催化材料之一。但是，普通石墨相氮化碳光催化剂并不完全具备可持续性发展的潜力，其中重要的原因之一就是石墨相氮化碳光生电子空穴极易复合，这导致其对太阳能的利用率很低；此外，石墨相氮化碳较低的量子效率也严重限制了其进一步的应用。

发明内容

本发明目的是提供一种复合光催化剂及其制备方法和光催化产氢方法，解决现有技术中存在的上述问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种复合光催化剂，为采用铌酸钡纳米片修饰石墨相氮化碳，以使铌酸钡纳米片与石墨相氮化碳之间产生异质结的石墨相氮化碳-铌酸钡复合光催化剂。

本发明的有益效果是：铌的3d轨道参与了价带的构成，使其导带富集自由电子；铌酸钡因其晶体结构和电子结构的多样性，同时具备合适的能带结构和高的光生载流子移动性；另，采用铌酸钡纳米片修饰石墨相氮化碳，以使铌酸钡纳米片与石墨相氮化碳之间产生异质结，具有异质结结构的石墨相氮化碳-铌酸钡复合光催化剂由于异质结所产生的特殊的能带结构和载流子输送特性，在光催化反应中能有效抑制光生电子空穴的复合，提高量子效率，使此石墨相氮化碳-铌酸钡复合光催化剂具有更好的可见光光催化活性。

本发明的另一技术方案如下：

一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤A1，将铌酸钡纳米片分散于第二超纯水中，并加入尿素，得溶液D；

步骤A2，将所述溶液D进行加热，并充分搅拌至生成干燥物；

步骤A3，将所述干燥物进行煅烧，待冷却后分离出淡黄色沉淀物；

步骤A4，将所述淡黄色沉淀物依次进行洗涤、干燥，得石墨相氮化碳-铌酸钡复合光催化剂。

本发明的有益效果是：采用煅烧制备具有异质结结构的石墨相氮化碳-铌酸钡复合光催化剂，制备过程简单、安全、成本低；另，制备所采用的原材料来源广泛易得。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述铌酸钡纳米片与所述尿素的质量比为1:20。

采用上述进一步方案的有益效果是：提高制得的石墨相氮化碳-铌酸钡复合光催化剂的可见光光催化活性。

进一步，所述加热采用水浴法进行，所述水浴法的水浴温度为80℃；所述煅烧在马费炉中进行，且在500℃下持续2小时。

采用上述进一步方案的有益效果是：水浴法使反应在恒温坏境下进行，利于反应的稳定进行；另水浴温度为80℃，避免持续加热导致水浴温度达到100℃，使溶液D中的水发生沸腾，影响反应效果。

进一步，所述铌酸钡纳米片采用如下步骤制得：