[发明专利]一种石墨相氮化碳基异质结复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨相氮化碳基异质结复合材料及其制备方法，属于光催化技术领域。本发明采用硫脲作为石墨相氮化碳的前驱体得到硫掺杂的g‑C₃N₄(SCN)，以此为基底材料与In₂O₃耦合构建异质结复合材料。本发明的复合材料在可见光下，光催化析氢活性显著提高，这是由于异质结作用下光生载流子的迁移速率加快，载流子再复合被有效的抑制。

技术领域

本发明涉及一种石墨相氮化碳基异质结复合材料及其制备方法，属于光催化技术领域。

背景技术

不断增加的环境污染和化石能源危机对人类健康和生活生态系统都是有害的。半导体光催化技术被认为是一种将清洁太阳能生产转化为可再生能源的绿色技术。许多有效的光催化剂被报道用于环境污染物降解和光解水制氢。

其中，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种共轭聚合物半导体材料，因其优异的物理化学稳定性、无毒、低成本、且不含任何金属而被广泛研究，是一种极具吸引力和发展前景的可见光驱动(VLD)光催化剂。通常情况下，石墨化碳氮化物(g-C₃N₄)都是采用富含碳氮的前驱体材料经高温分解来制备，例如：氰胺、二聚氰胺、三聚氰胺、三聚硫氰酸、尿素等。但是由于可见光利用不足和光生载流子的快速再复合，使得体相g-C₃N₄的量子效率较低，这极大地限制了其实际应用。

异质结复合光催化剂的构建是常用的促进光生载流子快速迁移，从而实现抑制他们再复合的一种常用方法。

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种g-C₃N₄基异质结复合材料及其制备方法，通过构建g-C₃N₄基异质结复合材料来克服这些问题，以加速电子空穴分离并抑制光激发载流子的复合。

本发明采用In₂O₃作为耦合半导体材料，选择硫脲作为石墨相氮化碳的前驱体材料(硫脲作为前驱体，直接得到硫掺杂的g-C₃N₄，S-doped g-C₃N₄，简称SCN)，并以此为基底材料与In₂O₃组成异质结复合材料。本发明采用S掺杂和异质结构建相结合，极大地促进了光催化效率的提升。

本发明的第一个目的是提供一种g-C₃N₄基异质结复合材料，采用硫脲作为石墨相氮化碳的前驱体得到硫掺杂的g-C₃N₄(SCN)，以此为基底材料与In₂O₃耦合构建异质结复合材料。

在一种实施方式中，所述的In₂O₃属于耦合半导体材料(N型)。

本发明的第二个目的是本发明所述的g-C₃N₄基异质结复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)SCN的制备：将硫脲进行煅烧，得到SCN；

(2)In₂O₃/SCN的制备：

A：将SCN粉末和六水合硝酸铟In(NO₃)₃·6H₂O溶于去离子水中，混匀形成混合物；

B：将A步骤中混合物的水蒸发，得到块状固体；

C：将B步骤的块状固体进行研磨；

D：将C步骤得到的固体进行煅烧；