[发明专利]一种具有电荷传递链的非金属光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种具有电荷传递链的非金属光催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的非金属光催化剂，包括g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;、蜜勒胺和g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;；所述g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;、蜜勒胺和g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;之间形成三元结。本发明所述三元结的构建可以使蜜勒胺的光生电子传递至g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;，再传递到g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;，而三元结中光生空穴的传递方向相反，即g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;的光生空穴可以传递至g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;5/subgt;，再传递至蜜勒胺，减少单一材料中电子和空穴的复合，从而促进光生电子和空穴的分离，最终提高本发明所述非金属光催化剂的光催化活性。另外，由于三者近似的电子结构能使光生电子在其间更容易实现迁移，从而提高光催化剂分解水产氢效果。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种具有电荷传递链的非金属光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

能源问题是人们近年来愈加关注的现实问题，如何减少石油、煤炭等不可再生能源的利用，转而使用对环境友好的可再生能源，是人们面临的一个重要课题。当前的可再生能源如风能、地热能和生物质等存在地域限制、投资成本高、受环境影响大等限制。太阳能是相对其他能源最稳定、分布最广泛且最为环保、成本最低的能源，一直受到科研人员的广泛关注。由此而发展的光催化剂经光照分解水产氢技术为人类解决能源问题和实现可持续发展提供了具有广泛前景的手段。因此，以太阳能为依托，进一步开发利用绿色环保、安全高效且较为经济的光催化剂已经成为能源领域中的一项重要研究课题。

在众多光催化材料中，g-C₃N₄越来越受到研究人员的重视，相关研究成果不断涌现，作为非金属半导体，它具有无毒无害，性质稳定，价格低廉且储量丰富等优点，被认为是具有光明前景的光分解水产氢材料。但单一g-C₃N₄禁带宽度较大、可见光利用率低、光生电子和空穴复合率高等缺点制约其光催化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有电荷传递链的非金属光催化剂及其制备方法和应用，所述具有电荷传递链的非金属光催化剂解决了g-C₃N₄禁带宽度较大、可见光利用率低、光生电子和空穴复合率高的缺陷，在可见光的催化下，能够快速高效的催化光照分解水产生氢气。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种具有电荷传递链的非金属光催化剂，包括g-C₃N₄、蜜勒胺和g-C₃N₅；

所述g-C₃N₄、蜜勒胺和g-C₃N₅之间形成三元结。

优选的，所述g-C₃N₅和蜜勒胺的总质量与g-C₃N₄的质量比为(0.025～0.25)：0.9。

本发明还提供了上述技术方案所述的具有电荷传递链的非金属光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将g-C₃N₄和3-氨基-1,2,4-三唑混合，焙烧，得到所述具有电荷传递链的非金属光催化剂；

所述焙烧的温度为400～600℃，时间为2～4h。