一种W制造技术

本发明专利技术提供了一种W

【技术实现步骤摘要】
一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于光催化分解水
，具体涉及一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]双碳战略背景下，航空航天、交通、建筑、生产化工等领域都需要依靠氢能实现深度脱碳，目前工业用氢主要采用化石资源排碳制取，氢能绿色制取技术对实现氢能双碳战略具有重要意义。太阳能光催化分解水制氢技术，可以以清洁、高效、低成本和大规模的方式转化储存太阳能，已成为能源研究领域最重要的学科之一。
[0003]蓝色氧化钨(W
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)是一种带隙为3.0eV的氧化钨，由于其表面富含氧空位，在可见光和近红外区都表现出强烈的LSPR吸收。但是单组分载流子复合严重，所以氧化钨单独使用效率较低。W
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和g
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C3N4之间匹配的能带结构使它们可由紫外光激发Z型异质结构，当光照射这种Z型异质结光催化剂时，蓝色氧化钨(W
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)会被激发产生“热电子”注入协同光催化效应。由于g
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C3N4具有丰富的产氢活性位点和高电子迁移率，有助于质子还原的光催化反应。显然，W
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‑r/>C3N4二元异质结构的构建可以弥补W
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在可见光区的光吸收，从而获得全太阳光谱吸收。因此，Z型W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂可实现几乎全光谱驱动的光催化析氢反应。
[0004]在异质结两组分材料界面引入无定形碳，可有利于界面处载流子Z型异质结复合过程，从而进一步提升材料光催化活性。传统纳米颗粒材料，表面能高，在液相催化反应中易团聚，且纳米颗粒材料在液相催化反应后，悬浮在溶液中，难以分离回收。纳米纤维材料具有超长的一维结构，在液相反应中不易团聚，其纤维网毡可实现液相反应后的高效分离和回收。因此W
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C3N4异质结纳米纤维是一种具有良好开发前景的光催化剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种Z型光催化分解水反应体系，可以实现光照下分解水制备氢气的目标。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，制备方法包括如下步骤：
[0008]1)将钨源和聚丙烯腈溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，得到均匀、透明的溶液；
[0009]2)将均匀、透明的溶液进行静电纺丝，得到PAN/钨源纳米纤维网毡；
[0010]3)将富氮前驱体和PAN/钨源纳米纤维网毡置于封闭瓷舟中进行煅烧，获得目标产物W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂。
[0011]进一步的，上述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，所述的步骤1)包括如下步骤：将钨源溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，搅拌30min至完全溶解，再加入聚丙烯腈粉末，在室温下继续搅拌12h，得到均匀、透明的溶液。
[0012]更进一步的，上述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，所述的钨源为六氯化钨、二水合钨酸钠和金属钨中的任意一种。
[0013]进一步的，上述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，所述的步骤2)包括如下步骤：将均匀、透明的溶液注入注射器中，进行静电纺丝，注射器针尖与收集器之间的距离为15cm，10h后在铝箔上收集到致密的PAN/钨源纳米纤维网毡。
[0014]更进一步的，上述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，所述的静电纺丝施加电压为12kV。
[0015]进一步的，上述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，所述的步骤3)包括如下步骤：将富氮前驱体均匀分布在瓷舟底部，将一块多孔铝箔作为支架置于富氮前驱体上层，多孔铝箔与富氮前驱体距离为8mm，将PAN/钨源纳米纤维网毡放在多孔铝箔上，瓷舟用两层铝箔纸密封，然后转移到马弗炉中进行煅烧，待自然冷却后，即可获得目标产物W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂。
[0016]更进一步的，上述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，所述的富氮前驱体为单氰胺、双氰胺、三聚氰胺、尿素和硫脲中的任意一种或两种及以上的组合。
[0017]更进一步的，上述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，所述的煅烧条件为：以5℃/min的加热速率，并在550℃下保持2h。
[0018]进一步的，上述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，所述的W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂中，W
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和g
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C3N4物质的量比为1:1。
[0019]上述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂在光催化分解水析氢中的应用。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]1、本专利技术提供了一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂的制备方法，首先利用静电纺丝技术制备PAN/钨源纳米纤维网毡，然后将富氮前驱体均匀分布在瓷舟底部，将一块多孔铝箔作为支架置于富氮前驱体上层，将PAN/钨源纳米纤维网毡放在多孔铝箔上，方舟用两层铝箔纸密封，转移到马弗炉中煅烧，此时封闭瓷舟内气氛为富氮前驱体受热分解所产生的氮气、氨气等还原性气体，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)将钨源和聚丙烯腈溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，得到均匀、透明的溶液；2)将均匀、透明的溶液进行静电纺丝，得到PAN/钨源纳米纤维网毡；3)将富氮前驱体和PAN/钨源纳米纤维网毡置于封闭瓷舟中进行煅烧，获得目标产物W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂。2.根据权利要求1所述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，其特征在于，所述的步骤1)包括如下步骤：将钨源溶于N,N
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二甲基甲酰胺中，搅拌30min至完全溶解，再加入聚丙烯腈粉末，在室温下继续搅拌12h，得到均匀、透明的溶液。3.根据权利要求2所述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，其特征在于，所述的钨源为六氯化钨、二水合钨酸钠和金属钨中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，其特征在于，所述的步骤2)包括如下步骤：将均匀、透明的溶液注入注射器中，进行静电纺丝，注射器针尖与收集器之间的距离为15cm，10h后在铝箔上收集到致密的PAN/钨源纳米纤维网毡。5.根据权利要求4所述的一种W
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C3N4异质结纳米纤维光催化剂，其特征在于，所述的静电纺丝施加电压为12kV。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶然，闫婷，楚振明，范晓星，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：