[发明专利]一种基于g-碳三氮四的光催化分解水产氢材料的制备方法

说明书

本发明公开一种基于g‑碳三氮四的光催化分解水产氢材料的制备方法，步骤包括以常规已报道的方法制备g‑C₃N₄。称取制备好的g‑C₃N₄置于去离子水中以超声分散，记为A溶液。称取六水合硝酸锌溶于甲醇中，记为B溶液。称取2‑二甲基咪唑溶于甲醇中，记为C溶液。将B溶液加入A溶液中，超声，磁力搅拌以分散均匀。随后，将C溶液加入溶液A与溶液B的混合液中，在室温下搅拌反应。结束后，收集产物，经洗涤、冷冻干燥后，即得到最终产品。本发明的优点在于：1.绿色环保无污染，所制备的产品可以利用太阳光中的可见光分解水产氢；2.所制备的材料催化水分解产氢，效率高，产氢量可达约1700μmol/g；3.材料制备简单，成本低，适用大面积推广应用。

技术领域

本发明涉及一种基于g-碳三氮四的光催化分解水产氢材料的制备方法，属于环保新能源领域。

背景技术

石油、天然气、煤炭等化石能源的使用，大大推动了社会和文明的高速发展。但是，这些化石能源是不可再生能源，终有一日会枯竭。另外，化石能源燃烧产生的环境污染问题也越来越影响人类社会的发展。如何应对能源枯竭和相应的环境污染问题越来越得到世界各国的重视。因此，开发高效率、低成本和环保的清洁可持续新型绿色能源迫在眉睫。

新型绿色能源包括风能、太阳能、潮汐能、氢能等。其中氢的开发和利用备受关注，主要原因是其具有储量丰富、可再生、无污染等特点。地球上大量存在的水，就是氢能的一个巨大来源。光催化技术本身就是一种绿色环保的技术。光催化分解水产氢将利用太阳能和氢能的开发关联起来，不产生污染气体，制备的H₂纯度高，能耗低，污染小，具有广阔的应用前景。光催化分解水制氢技术的关键是设计低廉且高效稳定的催化剂以实现低能耗催化水的分解。水分解分为析氢反应(HER)和析氧反应(OER)，这两个半反应对于水分解至关重要。其中，HER具有相对简单的反应机理，只需要较低的过电位就可以驱动，比较容易实现。然而，OER的反应机理复杂，并且析氧动力学非常缓慢，因此需要较高的过电位才能驱动，这会降低整体催化效率以及显著增大能耗。因此，目前光催化分解水主要集中在研究相对较易实现的HER，而以加入牺牲剂的形式避免OER的发生。但是，目前整体而言光催化水分解HER的效率仍然较低，研发新型高效的光催化材料，有效提高分解水的效率，是目前普遍关注的研究热点。基于以上技术背景，本技术发明了一种新型高效的光催化分解水产氢材料的制备方法，具体涉及一种基于g-碳三氮四的光催化分解水产氢材料的制备方法，相关技术未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于g-碳三氮四的光催化分解水产氢材料的制备方法。

本发明采用如下手段：

(1)以常规已报道的方法制备g-C₃N₄；

(2)称取制好的g-C₃N₄置于20mL的去离子水中以超声分散均匀，g-C₃N₄量的范围为0.1g-1g，记为溶液A；取六水合硝酸锌溶于20mL的甲醇中，六水合硝酸锌量的范围为0.002g-0.006g,记为溶液B；取2-二甲基咪唑溶于20mL 的甲醇中，2-二甲基咪唑量的范围为0.01g-0.05g，记为溶液C；

(3)将B溶液倒入A溶液中，超声，磁力搅拌以分散均匀。随后，将C溶液加入溶液A与溶液B的混合液中，在室温下搅拌24h。结束后，收集产物，经洗涤、冷冻干燥后，即得到最终产品。

本发明的优点在于：1.绿色环保无污染，所制备的产品可以利用太阳光中的可见光分解水产氢；2.所制备的材料催化水分解产氢，效率高，产氢量可达约1700μmol/g；3.材料制备简单，成本低，适用大面积推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例2产品的扫描电镜图；