一种MoC/N-dopedcarbon/g-C3N4复合光催化剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种MoC/N

【技术实现步骤摘要】
一种MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂及其制备和应用


[0001]本专利技术属于纳米光催化剂材料
更具体地，涉及一种MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂及其制备和应用。

技术介绍

[0002]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
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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
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137)。这个问题可以通过使用Ru(J.Phys.Chem.C 2011，115，3057
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3064)或Rh(Angew.Chem.Int.Ed.2006，45，7806
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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
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4151)与IrO2(J.Am.Chem.Soc.2009，131，926
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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。

技术实现思路

[0003]本专利技术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
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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
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C3N4表面得到MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂材料，相比于g
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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。
[0004]本专利技术的首要目的是提供MoC/N
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doped carbon在作为光催化剂的助催化剂中的应用。
[0005]本专利技术的另一目的是提供MoC/N
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doped carbon作为助催化剂在制备光催化剂中的应用。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂。
[0007]本专利技术的再一目的是提供所述MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂在光催化分解水产氢方面的应用。
[0008]本专利技术研究揭示了三维介孔碳负载碳化钼(MoC/N
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doped carbon)可作为光催化剂的助催化剂，以提高主体光催化剂的光催化析氢速率。因此，本专利技术首先提供MoC/N
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doped carbon在作为光催化剂的助催化剂中的应用。
[0009]优选地，所述光催化剂为g
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C3N4。本专利技术将该MoC/N
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doped carbon均匀地负载在光催化剂g
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C3N4表面，主体光催化剂g
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C3N4吸收光产生光生电子与空穴，助催化剂MoC/N
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doped carbon可以促进光生电子传输与分离，提高光生电荷的利用效率，更重要的是，该助催化剂可降低g
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C3N4表面的氧化还原反应能垒，得到的MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂具有高效的光催化分解水制氢活性。
[0010]所述MoC/N
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doped carbon的制备方法参考本申请专利技术人前期的专利CN201811487558.1。
[0011]作为一种优选地可实施方式，所述MoC/N
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doped carbon的制备方法为：
[0012]将6.05g钼酸铵、15.82g柠檬酸氢二铵、1.84g盐酸肼溶解于70mL去离子水中，然后加入纳米二氧化硅溶胶(LUDOX AS
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40 colloidal silica,40wt.％suspension in H2O)，搅拌均匀，然后用氨水将混合溶液pH值调节到6。将此混合液在80℃下加热搅拌至形成凝胶，进一步将凝胶中的水分在110℃下烘干，将干凝胶在氮气保护下900℃煅烧4小时，然后用质量分数为2％的氢氟酸将纳米二氧化硅刻蚀去除，然后进行抽滤、洗涤、干燥、研磨后得到MoC/N
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doped carbon助催化剂。
[0013]通过将MoC量子点负载在氮掺杂的多孔碳表面得到MoC/N
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doped carbon，MoC/N
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doped carbon可以促进光生电子传输与分离，提高光生电荷的利用效率，降低析氢反应的势垒，促进析氢反应的进行。
[0014]此外，本专利技术还提供一种由MoC/N
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doped carbon与g
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C3N4制备而成的MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂。
[0015]作为一种优选地可实施方式，所述复合光催化剂的制备方法包括如下步骤：
[0016]将MoC/N
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doped carbon与g
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C3N4混合，加入乙醇，研磨均匀，在惰性氛围下退火处理即得到所述MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂。
[0017]本专利技术上述MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂的制备方法将MoC/N
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doped carbon作为助催化剂均匀地负载在g
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C3N4表面得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MoC/N
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doped carbon在作为光催化剂的助催化剂中的应用。2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述光催化剂为g
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C3N4。3.MoC/N
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doped carbon作为助催化剂在制备光催化剂中的应用。4.一种MoC/N
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doped carbon/g
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C3N4复合光催化剂，其特征在于，所述复合光催化剂是由MoC/N
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doped carbon与g
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C3N4制备而成。5.根据权利要求4所述复合光催化剂，其特征在于，所述复合光催化剂的制备方法包括如下步骤：将MoC/N
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doped carbon与g
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C...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小松，周训富，金蓓，罗金，
申请(专利权)人：岭南师范学院，
类型：发明
国别省市：