[发明专利]一种金属磷化物修饰的磷掺杂的石墨相氮化碳光催化剂的制备方法

说明书

本公开了一种磷掺杂的石墨相氮化碳的制备方法。包括：s1、将g‑C₃N₄纳米片分散于去离子水中，并超声处理使其充分分散形成均匀的g‑C₃N₄纳米片悬浮液；s2、各将Co(NO₃)₂和Ni(NO₃)₂溶液加入s1所获得的g‑C₃N₄纳米片悬浮液中，搅拌后，再次超声处理，随后将其置于加热将水分充分蒸发，研磨后得到拟磷化的粉末；s3、将步骤s2所获得粉末产物与次亚磷酸钠充分研磨后，置于加热装置中，在氩气氛围的保护下，从室温以2℃/min的升温速率升至300℃，在此温度下充分反应后取出；s4、将步骤s3中获得粉末洗涤、干燥，最终获得目标产品。本发明所需实验装置简单易得，实验操作简便可行，在十分温和的条件下便可以同时实现亚纳米尺寸的过渡金属磷化物纳米团簇助催化剂的制备。

技术领域

本发明属于化学技术领域，涉及纳米材料的合成制备领域及光催化分解纯水制氢制氧领域，特别是涉及一种金属磷化物修饰的磷掺杂的石墨相氮化碳光催化剂的制备方法。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的物质基础，是社会和经济可持续发展的重要保障。目前全球约70亿人口正消耗着15TW的能源，据预测，到2035年国际能源需求的增长将超过30％。在当前石油、煤炭和天然气等主要能源储备已濒临枯竭的情况下，寻求可再生新能源变得迫在眉睫(X.Chen,C.Li,M.Gratzel,R.Kostecki,S.S.Mao.Nanomaterials forRenewable Energy Production and Storage[J].Chemical Society Reviews,2012,41:7909-7937)。

在众多的新能源中，氢能由于具有燃烧热值高、燃烧产物清洁及来源广泛等优点而被视为可以推动人类社会可持续发展的优质能源。利用太阳能光催化分解水产氢产氧已然成为一种绿色、高效的解决能源问题的新途径。开发具有高量子效率、高可见光利用率和高稳定性的廉价全解水的光催化剂则成为实现此技术路径的关键所在。(郭烈锦，刘涛，纪军等.利用太阳能规模制氢[J].科技导报，2005，23：29-34)。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)，作为一种不含金属组分的新型可见光聚合物光催化剂，因其独特的电子结构，优异的化学稳定性，以及巨大的光催化全解水产氢产氧的潜力，被认为是最值得深入探索的光催化材料之一。然而，由于其本身特性，g-C₃N₄遭受着光生电子和空穴复合速率快带来的危害。为了实现在无外加牺牲剂或外加偏压的情况下，同时光催化分解纯水产氢产氧这个最终目标，构建能够提高水分子吸附能力、强化载流子分离和输运、提高光催化稳定性的独立、均匀且数量众多的反应活性位点是最具有潜力的解决方案。因此，在石墨相氮化碳(g-C₃N₄)光催化剂表面锚定亚纳米级的过渡金属磷化物纳米团簇是提高光催化性能的有效手段。