The invention discloses a preparation method of metal monoatomic/phosphorus doped carbon nitride photocatalyst. The preparation process includes the following steps: a) preparation of urea metal complexes: reaction of metal salts with urea in solvents to obtain urea metal complexes; b) thermal condensation polymerization: under the protection of inert atmosphere, urea metal complexes are nitrided with urea metal complexes. Carbon precursors were homogeneously mixed and then thermal polycondensated to obtain thermal polycondensation products. c) Phosphating: A metal monoatomic/phosphorus doped carbon nitride photocatalyst was prepared by mixing thermal polycondensation products with hypophosphite and heat treatment in inert atmosphere. Carbon nitride photocatalyst with metal monoatomic loading up to 20wt% is prepared by the method of the invention; the rate of hydrogen evolution is twice as fast as that of phosphorus-doped carbon nitride with precious metal platinum as hydrogen evolution promoter; it has the advantages of abundant raw materials, low cost, simple preparation method and low preparation cost.
【技术实现步骤摘要】
一种金属单原子/磷掺杂氮化碳光催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种金属单原子/磷掺杂氮化碳光催化剂的制备方法,属于光催化材料制备领域。
技术介绍
光催化分解水技术是实现太阳能转化、获取清洁能源-氢能的理想方法之一。氮化碳是一种非金属半导体光催化材料,具有原材料来源广、制备简单、价格低廉、禁带宽度较窄(约为2.7eV)、可见光响应较好等优势。然而,光生电荷传输速率慢、太阳能利用率较低等不足,导致太阳能驱动氮化碳光解水产氢的效率通常较低。为了提高氮化碳的光解水产氢速率,目前的研究主要围绕以下两方面展开:1)拓宽氮化碳的光谱响应范围,提高其可见光利用率。其中,非金属元素如P、S等元素,掺杂改性氮化碳光催化材料已被证实是提高其可见光产氢速率的有效措施之一(J.Mater.Chem.A,2015,3,3862;Appl.Catal.B:Environ.,2017,205,319);2)负载助催化剂,降低氮化碳光解水的活化能,促进水分解反应的发生。其中,贵金属Pt具有较高的功函、优良的析氢活性,是氮化碳光解水产氢最为常用的助催化剂之一。但是,贵金属Pt存在价格高昂、地球储量少等问题,这无疑会限制其作为助催化剂在光解水技术中的实际应用。近年来,由于具有接近100%的原子利用率、较高的催化活性和选择性、以及兼具均相催化和异相催化等优势,单原子催化在催化领域中引起了广泛关注。研究表明,廉价金属(指除贵金属铂、金之外的金属)单原子负载氮化碳可以摆脱对贵金属Pt析氢助催化剂的依赖,具有较好的光解水析氢活性(Angew.Chem.,2017,129,9440;Angew.Chem ...
【技术保护点】
1.一种金属单原子/磷掺杂氮化碳光催化剂的制备方法,其特征在于:制备过程步骤如下:a)尿素金属络合物的制备:将金属盐与尿素于溶剂中反应,金属盐与尿素的质量比为1:1~1:1000,得尿素金属络合物;b)热缩聚:在惰性气氛保护下,将尿素金属络合物与氮化碳前驱体混合均匀后热缩聚;尿素金属络合物与氮化碳前驱体的质量比为1:0~1:100,得热缩聚产物;c)磷化:将热缩聚产物与次亚磷酸盐混合均匀后在惰性气氛下热处理,热缩聚产物与次亚磷酸盐的质量比为1:0.1~1:5,得一种金属单原子/磷掺杂氮化碳光催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种金属单原子/磷掺杂氮化碳光催化剂的制备方法,其特征在于:制备过程步骤如下:a)尿素金属络合物的制备:将金属盐与尿素于溶剂中反应,金属盐与尿素的质量比为1:1~1:1000,得尿素金属络合物;b)热缩聚:在惰性气氛保护下,将尿素金属络合物与氮化碳前驱体混合均匀后热缩聚;尿素金属络合物与氮化碳前驱体的质量比为1:0~1:100,得热缩聚产物;c)磷化:将热缩聚产物与次亚磷酸盐混合均匀后在惰性气氛下热处理,热缩聚产物与次亚磷酸盐的质量比为1:0.1~1:5,得一种金属单原子/磷掺杂氮化碳光催化剂。2.根据权利要求1所述一种金属单原子/磷掺杂氮化碳光催化剂的制备方法,其特征在于:所述金属盐是指硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸钯、硝酸银、硝酸铜、氯化铁、氯化钴、氯化镍、氯化铜、氯化钯、醋酸铁、醋酸钴、醋酸镍、醋酸钯、醋酸银或醋酸铜之一种或二种以上之混合物。3.根据权利要求1所述一种金属单原子/磷掺杂氮化碳光催化剂的制备方法,其特征在于:所述溶剂是指水、甲醇、乙醇或丙酮之任一种或...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵才贤,陈烽,焦培鑫,兰富军,詹夏,罗和安,
申请(专利权)人:湘潭大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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