The invention discloses the preparation of a p_n junction structure cuprous oxide and graphite phase carbon nitride nanocomposite and its application in photocatalytic hydrogen production, belonging to the field of nanomaterial preparation technology and energy development. The invention adopts two-step synthesis technology. Firstly, porous graphite phase carbon nitride is synthesized from urea by high temperature polycondensation treatment. Then copper nitrate is dissolved in DMF solution, different amounts of graphite phase carbon nitride are added, and Cu2O@g_C3N4 composite is obtained by solvothermal method through specific temperature control program. The composite material is a new type of Cu2O@g_C3N4 p_n junction photocatalyst consisting of p-type Cu2O hollow nanospheres and n-type g_C3N4 nanosheets. Among them, hollow Cu2O nanospheres not only can be used as a good photosensitizer, but also can realize multiple reflections of sunlight in the cavity, thus achieving a higher photocatalytic decomposition under the synergistic action of the built-in p_n junction. It was found that the nanocomposites had excellent photocatalytic activity for hydrogen production.
【技术实现步骤摘要】
p-n结结构的Cu2O@g-C3N4纳米复合材料,合成制备方法及其应用
本专利技术属于纳米材料制备技术及能源开发领域,具体涉及一种氧化亚铜与石墨相氮化碳纳米复合材料的制备及其在光催化产氢中的应用。
技术介绍
当前社会,能源危机与环境污染日益加剧,人们对新能源技术表现出浓厚的兴趣,而氢能作为一种绿色可再生能源,被广泛认为是未来最有前途的化石燃料替代品之一,直接利用太阳光分解水产氢则更简单和经济。光催化技术是近年来迅速发展起来的可以利用太阳能进行环境净化和能源转化的新技术。目前,光催化技术在环保、卫生保健、有机合成等方面的应用研究发展迅速,半导体光催化成为国际上最活跃的研究领域之一。g-C3N4作为一种典型的无金属高分子半导体光催化剂,具有良好的环境友好性、表面合成性、良好的物理化学稳定性和独特的电子特性。氧化亚铜(Cu2O)具有良好的环境可接受性、天然丰度和窄禁带(2.0eV),被认为是增强g-C3N4基纳米复合材料可见光吸收的一种很有前途的材料。与纯的g-C3N4和Cu2O相比,制备的Cu2O@g-C3N4p-n异质结具有更高的光催化活性。本工作为实现高活性的无贵金属光催化异质结的太阳能转换和利用提供了前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型光催化剂复合材料及其制备方法,并将其应用于光催化产氢,其制备方法合理简单,产氢性能提高明显,具有优异的光催化产氢活性。本专利技术以三维空心Cu2O纳米球和g-C3N4纳米片为单元材料,将Cu2O引入g-C3N4中形成p-n结的3D或2D的Cu2O@g-C3N4复合纳米材料,合成了一系列新颖的3D/2DCu2O@ ...
【技术保护点】
1.p‑n结结构的Cu2O@g‑C3N4纳米复合材料,其特征在于,该材料将Cu2O 引入g‑C3N4 中形成p‑n 结的3D或2D的 Cu2O@ g‑C3N4复合纳米材料。
【技术特征摘要】
1.p-n结结构的Cu2O@g-C3N4纳米复合材料,其特征在于,该材料将Cu2O引入g-C3N4中形成p-n结的3D或2D的Cu2O@g-C3N4复合纳米材料。2.根据权利要求1所述的p-n结结构的Cu2O@g-C3N4纳米复合材料,其特征在于,所述的Cu2O为空心纳米球颗粒,该Cu2O空心纳米球颗粒均匀的镶嵌在g-C3N4的孔道及层间。3.根据权利要求1或2所述的p-n结结构的Cu2O@g-C3N4纳米复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)将尿素放入带盖的坩埚中,在静态空气中的马弗炉中,500-600℃下缩合反应3-5h,得到淡黄色蓬松g-C3N4纳米片;(2)将步骤(1)中得到的g-C3N4纳米片在玛瑙研钵中充分研磨,将水合硝酸铜和g-C3N4纳米片样品分散在N,N-二甲基甲酰胺中,超声处理以形成均匀的混合溶液;(3)将步骤(2)得到的混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜内衬中,加盖密封,放入烘箱中程控加热进行水热反应,冷却至室温,用纯水和乙醇洗涤多次,然后在烘箱中干燥,即可得到p-...
【专利技术属性】
技术研发人员:侯东芳,邓敏,田逢雨,乔秀清,李东升,
申请(专利权)人:三峡大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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