[发明专利]一种MoC/N-doped carbon/g-C3

说明书

本发明提供了一种MoC/N‑doped carbon/g‑C₃N₄复合光催化剂及其制备和应用。本发明提供的MoC/N‑doped carbon/g‑C₃N₄复合光催化剂是将MoC/N‑doped carbon作为助催化剂均匀地负载在光催化剂g‑C₃N₄表面得到，本发明提供了MoC/N‑doped carbon材料作为光催化剂的助催化剂方面的应用，该助催化剂可以促进光生电子传输与分离，提高光生电荷的利用效率，降低g‑C₃N₄表面的氧化还原反应能垒。由其制备的MoC/N‑doped carbon/g‑C₃N₄复合光催化剂具有高效的光催化分解水制氢活性，解决了贵金属助催化剂成本高昂、储量少、无法大规模应用的难题。

技术领域

本发明属于纳米光催化剂材料技术领域。更具体地，涉及一种MoC/N-dopedcarbon/g-C₃N₄复合光催化剂及其制备和应用。

背景技术

太阳能是一种清洁的可再生能源，模拟太阳光光催化分解水制取氢气是一种经济环保又有发展前景的技术。迄今为止，已经研究开发了大量的半导体光催化剂用于光解水析氢，一般来说，光催化剂表面的H₂与O₂的生成反应分别由还原与氧化助催化剂驱动(Nat.Rev.Mater.，2017，2，17050)。其中，功函较大的贵金属Pt容易与半导体形成肖特基势垒，可以作为优良的电子捕获陷阱，由于对质子的良好吸附而促进了H₂的生成反应(Chem.Rev.2020，120，2，919-985)。然而，水分解的逆反应也倾向于发生在Pt纳米颗粒上，因为Pt表现出较低的O₂还原反应的过电位(J.Catal.2008，259，133-137)。这个问题可以通过使用Ru(J.Phys.Chem.C 2011，115，3057-3064)或Rh(Angew.Chem.Int.Ed.2006，45，7806-7809)替代Pt催化水分解来避免。另外，光催化析氧半反应才是光催化水分解速率的决定步骤，因为它涉及到由H₂O形成O₂的四电子氧化路径，需要1.23eV的能量。为了达到高效率的水氧化半反应速率，贵金属氧化物，如RuO₂(J.Am.Chem.Soc.2005，127，4150-4151)与IrO₂(J.Am.Chem.Soc.2009，131，926-927)等，被认为是最好的析氧助催化剂，常用的光催化剂为金(Au)、铂(Pt)等贵金属光基催化剂，这些光催化剂具有较高的光催化活性，但是其价格昂贵、资源短缺，严重限制了这些贵金属基光催化剂的应用。因此，开发新型非贵金属材料助催化剂是目前的研究重点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，旨在提供一种非贵金属材料三维介孔碳负载碳化钼(MoC/N-doped carbon)在作为光催化剂的助催化剂中的应用，该助催化剂可以促进光生电子传输与分离，提高光生电荷的利用效率，降低光催化剂表面的氧化还原反应能垒，进一步将其负载在光催化剂g-C₃N₄表面得到MoC/N-doped carbon/g-C₃N₄复合光催化剂材料，相比于g-C₃N₄光催化剂，表现出更高效的光催化分解水产氢活性，有望以可接受的成本路线实现太阳能转化，具有很好的应用发展前景。

本发明的首要目的是提供MoC/N-doped carbon在作为光催化剂的助催化剂中的应用。

本发明的另一目的是提供MoC/N-doped carbon作为助催化剂在制备光催化剂中的应用。

本发明的另一目的是提供一种MoC/N-doped carbon/g-C₃N₄复合光催化剂。