The invention discloses a carbon / carbon nitride / titanium dioxide composite material, the material is composed of a three-phase carbon point, graphene like carbon nitride and titanium dioxide compounded; the carbon nitride has a large surface area, can provide space for the deposition of titanium dioxide nano sheet, titanium dioxide does not agglomerate, at the same time, the narrow band width of carbon nitride and can increase the light response range, and the invention also use carbon unique electron transfer ability to further suppress the photogenerated electrons on the composite, thereby increasing the photocatalytic performance. In addition, the preparation method of the invention has the advantages of mild process conditions and low cost, and is suitable for large-scale production, and has broad application prospects.
【技术实现步骤摘要】
一种碳点/氮化碳/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于半导体光催化材料
,具体地说,涉及一种可增强光催化产氢活性的层状结构碳点/氮化碳/二氧化钛复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着国家高速发展留下的环境与能源问题,新能源的发展成为了我们日益关注的问题。其中,太阳能和氢能是非常具有潜力的两大新能源。氢能是一种燃烧热值高(燃烧同等质量的氢产生的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍),燃烧产物(水)无污染的绿色能源;而太阳能更是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源。如果能高效、经济地利用太阳能制备氢能,就能永久性的解决环境与能源问题。光催化剂作为太阳能向氢能转化的纽带,它的发展受到了研究者们的广泛关注。二氧化钛(TiO2)因良好的化学惰性和光学性质,以及其对环境无毒无污染等优点,一直是光催化领域研究的热点,在光催化降解污染物和光催化分解水产氢等方面都有广阔的应用前景。但在实际应用中,TiO2不可避免的暴露出许多问题。例如:可吸收光的波长范围很窄(紫外光);TiO2纳米颗粒易团聚等等。氮化碳(g-C3N4),作为非金属光催化剂的代表材料,适中的禁带宽度(2.7eV)使其可以在可见光下被激发,但其较快的光生电子空穴对复合的速率,制约了氮化碳在光催化领域的应用。碳点(C-dots)因其独特的电子转移的特性而备受关注,但其独自作为光催化剂时,效果并不明显。在本专利技术中,我们首次提出了制备C-dots/g-C3N4/TiO2三相复合材料的方法及其在光催化分解水产氢中的应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的不足,目的之一是 ...
【技术保护点】
一种碳点/氮化碳/二氧化钛(C‑dots/g‑C3N4/TiO2)复合材料,其特征在于,所述复合材料由碳点、氮化碳和二氧化钛复合而成,其中,所述二氧化钛沉积在氮化碳上,并与氮化钛形成异质结结构,所述碳点位于二氧化钛和氮化碳两相的结合界面上。
【技术特征摘要】
1.一种碳点/氮化碳/二氧化钛(C-dots/g-C3N4/TiO2)复合材料,其特征在于,所述复合材料由碳点、氮化碳和二氧化钛复合而成,其中,所述二氧化钛沉积在氮化碳上,并与氮化钛形成异质结结构,所述碳点位于二氧化钛和氮化碳两相的结合界面上。2.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述复合材料中碳点、氮化碳和二氧化钛的质量比为(0.01-0.1):(1-2):(2-1)。3.根据权利要求1-2任一项所述复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)二氧化钛(TiO2)纳米片的制备:首先,在聚四氟乙烯反应釜中加入一定量的钛酸四丁酯(tetrabutyltitanate,TBT)和氢氟酸,搅拌混合均匀后将反应釜置于烘箱中反应一段时间,反应结束后反应釜冷却至室温,之后所得产物用氢氧化钠洗至中性,再分别用水和乙醇洗涤三次,最后对产物进行干燥即得二氧化钛(TiO2)纳米片;(2)氮化碳的制备(g-C3N4):首先,称取一定量的尿素和三聚氰胺于研钵中研磨混合均匀,然后将混合物转入半封闭坩埚内,并置于马弗炉中进行煅烧,煅烧结束后自然冷却至室温即得所述氮化碳;(3)碳点(C-dots)的制备:首先,将一块洁净的碎玻璃片放在蜡烛的外焰燃烧,在玻璃片上形成一层黑色的碳灰,并将碳灰进行收集,然后,将收集的碳灰分散在氨水溶液中,并转移至聚四氟乙烯反应釜中,再置于烘箱中进行反应,反应结束后将所述产物离心、分别用水和乙醇洗涤、干燥即得所述碳点;(...
【专利技术属性】
技术研发人员:向全军,李阳,冯雄汉,鲁哲学,殷辉,刘凡,
申请(专利权)人:华中农业大学,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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