The invention relates to a copper alloy modified titanium dioxide/carbon nitride heterojunction photocatalyst and a preparation method thereof, belonging to the field of photocatalytic technology of nanomaterials. The expression of catalyst is MxCu/TC, in which MxCu is copper-based alloy nanoparticles, M represents precious metals Au, Pt and Pd, X represents the molar ratio of precious metals M to Cu, 0.25-4, the mass percentage of copper-based alloy nanoparticles is 0.1-10.0wt%, and TC is a carbon dioxide/nitride heterojunction with honeycomb-like nanosheet array morphology. The catalyst was prepared by immobilizing copper-based alloy nanoparticles on carbon dioxide/carbon nitride heterojunction in situ by Deposition-reduction method. Copper-based alloy nanoparticles with size of 2-8 nm were highly dispersed on the surface of honeycomb-like nanosheet arrays heterojunction. The advantages are that the copper-based alloy modified carbon dioxide/carbon nitride heterojunction photocatalyst exhibits excellent activity in hydrogen production from photolysis water and CO2 reduction. The structure of the catalyst is stable, and the preparation process is simple and easy to realize industrial production.
【技术实现步骤摘要】
铜合金修饰二氧化钛/氮化碳异质结光催化剂及制备方法
本专利技术属于纳米材料光催化
,特别是提供了一种铜合金修饰二氧化钛/氮化碳异质结光催化剂及制备方法。
技术介绍
半导体光催化技术有望解决日益严重的能源短缺和环境污染问题。自Fujishima和Honda首次报道了TiO2电极上的光解水反应以来(Nature,1972,23,37-38),利用光催化剂进行太阳能转换引起了人们广泛的关注(ChemicalReviews,2014,114,9987-10043)。含高能{001}晶面的锐钛矿TiO2({001}TiO2)具有高的活性,是极具实际应用潜力的光催化剂之一,但其宽的带隙(Eg=3.2eV)和快速的光生电子空穴复合限制了进一步的应用。将{001}TiO2与窄带隙g-C3N4半导体复合形成异质结既能实现对可见光的利用,也能促进光生电子空穴的有效分离,提高光催化效率。合适的助催化剂对实现催化剂的高效率是不可或缺的,特别是在光催化制氢与光催化还原CO2过程。大量的研究表明,贵金属具有较大的金属功函数,沉积在催化剂表面可形成Schottky势垒,成为光生电子的捕获中心,促进光催化剂表面光生载流子的分离同时,作为光催化还原反应活性位点。常用的贵金属助催化剂多为Pt、Au、Pd等元素,近年来,廉价过渡金属铜与贵金属形成铜基合金助催化剂引起了人们广泛的关注,与单一贵金属助催化剂相比,铜的掺入不仅减少贵金属用量降低成本,同时合金助催化剂在提高半导体材料光催化性能中显示出更为显著的作用。Ding等(AppliedCatalysisB:Environmental,20 ...
【技术保护点】
1.一种铜合金修饰二氧化钛/氮化碳异质结光催化剂,其特征在于,表达式为MxCu/TC,其中MxCu为铜基合金纳米粒子,M代表贵金属Au、Pt和Pd,x代表贵金属M与Cu的摩尔比,为0.25~4,铜基合金的质量百分含量为0.1wt%~10.0wt%;TC为具有蜂巢状类纳米片阵列形貌的二氧化钛/氮化碳异质结。
【技术特征摘要】
1.一种铜合金修饰二氧化钛/氮化碳异质结光催化剂,其特征在于,表达式为MxCu/TC,其中MxCu为铜基合金纳米粒子,M代表贵金属Au、Pt和Pd,x代表贵金属M与Cu的摩尔比,为0.25~4,铜基合金的质量百分含量为0.1wt%~10.0wt%;TC为具有蜂巢状类纳米片阵列形貌的二氧化钛/氮化碳异质结。2.一种权利要求1所述的铜合金修饰二氧化钛/氮化碳异质结光催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)二氧化钛/氮化碳异质结的制备采用文献报道的以尿素为原料的快速简便热缩聚法制备g-C3N4,将得到的黄色粉末粗产品研磨后,依次用100~300mL去离子水,25~100mL的0.1~0.4mol/LHCl溶液和50~200mL的0.05~0.2mol/LNaOH溶液洗涤去除g-C3N4表面的杂质,最后用去离子水洗涤至滤液显中性,在70~80℃下干燥20~28h得到黄色的g-C3N4样品;将100~200mg上述g-C3N4加入50~80mL异丙醇中,超声0.5~1h得到剥离g-C3N4层片分散液,转移至聚四氟乙烯容器后依次加入0.03~0.18mL的二乙烯三胺与3~9mL钛酸异丙酯,超声处理3~10min使溶液混合均匀,将容器装入不锈钢反应釜在180~200℃下溶剂热反应12~48h,再使用50~80mL无水乙醇洗涤离心3次后在在...
【专利技术属性】
技术研发人员:张慧,乔之勇,李进,
申请(专利权)人:北京化工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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