[发明专利]一种石墨相氮化碳基复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨相氮化碳基复合光催化剂及其制备方法和应用，石墨相氮化碳基复合光催化剂包括g‑C₃N₄异质结材料和二硫化钼材料；其中，所述g‑C₃N₄异质结材料由前驱体硫脲和尿素的混合物制备而成；所述二硫化钼材料为1T/2H混合相二硫化钼材料。本发明制备的石墨相氮化碳基复合光催化剂，不仅提高了可见光的吸收能力，而且也实现电子‑空穴对的良好分离，因此表现出显著增强的光催化制氢和降解污染物性能。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及到一种石墨相氮化碳基复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们生活水平的逐步提高和工业化的到来，传统能源的供应紧缺和严重的环境污染问题已成为21世纪人类亟待解决的两大难题。对此，人们一方面越来越重视可再生能源技术的开发利用，另一方面也努力寻找可以将污染物转化为清洁能源的方法。随着科学家的不断研究，光催化技术应运而生。光解水制氢技术一方面可以利用无穷无尽的太阳能，另一方面又可以以低成本的方式从水中大规模制取氢气，将太阳能直接转化为氢能，具有重大的社会、经济效益和未来工业化应用潜力。然而，目前的光催化制氢体系通常需要加入电子给体，这种方法不经济且对于未来应用也不切实际。如果能够将水中污染物的降解与制氢联系起来，那么将完美地解决能源和环境问题。

石墨相氮化碳光催化材料由于其无毒、无金属、易制备、稳定性好和可见光响应等优点，近年来被广泛应用于光催化制氢和光降解污染物反应中。然而，由于纯g-C₃N₄的催化效率有限，很难将其实际应用，因此有必要对g-C₃N₄进行改性以提高其活性。MoS₂作为一种二维过渡金属硫化物，以其独特的结构和电子特性引起了人们的广泛关注，被认为是一种很有前途的贵金属析氢反应替代物。为此，引入MoS₂作为助催化剂与g-C₃N₄纳米片结合有望更大程度地提高g-C₃N₄的产氢活性。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于g-C₃N₄单体光催化性能较低的缺陷，本发明提供一种新型石墨相氮化碳基复合光催化剂的制备方法及其在光催化制氢协同污染物降解领域中的应用。复合光催化剂不仅提高了可见光的吸收能力，而且也实现电子-空穴对的良好分离，因此表现出显著增强的光催化制氢和降解污染物性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种石墨相氮化碳基复合光催化剂，包括，g-C₃N₄异质结材料和二硫化钼材料；

其中，所述g-C₃N₄异质结材料由前驱体硫脲和尿素的混合物制备而成；

所述二硫化钼材料为1T/2H混合相二硫化钼材料。

作为本发明石墨相氮化碳基复合光催化剂的一种优选方案，其中：所述二硫化钼材料和所述g-C₃N₄异质结材料的质量比为5～40％。

作为本发明石墨相氮化碳基复合光催化剂的一种优选方案，其中：所述硫脲和尿素的质量比为1：1。

作为本发明石墨相氮化碳基复合光催化剂的一种优选方案，其中：所述1T/2H混合相二硫化钼材料由钼源和硫源制备而成，所述钼源为钼酸钠、钼酸铵和氧化钼中的一种或多种；所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲和硫代硫酸钠中的一种或多种。