一种双助催化剂修饰钾掺杂制造技术

本发明专利技术公开了一种双助催化剂修饰钾掺杂

【技术实现步骤摘要】
一种双助催化剂修饰钾掺杂g
‑
C3N4光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于光催化及环境保护
，涉及一种双助催化剂修饰
K
掺杂
g
‑
C3N4光催化剂及其制备方法，具体地说，是涉及一种由导电炭黑和非整比
Ni7S6量子点双助催化剂修饰
K
掺杂
g
‑
C3N4纳米片组装体光催化剂及其制备方法
。

技术介绍

[0002]开发清洁能源氢气代替化石燃料，可有效解决能源危机和环境问题
。
在各种制氢策略中，利用半导体光催化分解水被认为是一种清洁有效的途径
。
在各种光催化剂中，
g
‑
C3N4具有优异的稳定性
、
合适的电子能带结构
、
无毒和来源丰富等特点，引起了极大的关注
。
然而，由于块体
g
‑
C3N4的比表面积小
、
可见光利用率低和光诱导电子
‑
空穴对易复合，使得其光催化应用受到的限制
。
[0003]为了提高
g
‑
C3N4的光催化活性，掺杂元素，引入缺陷
、
构筑异质结
、
引入助催化剂等被认为是有前景的策略
。
然而，通过不同方式协同来改善光催化活性，这方面的研究很少
。
[0004]现有的
gr/>‑
C3N4复合材料，要么比表面积小，其复合材料的活性位点少，要么导电性差，其光生电子
/
空穴分离效率低
。
[0005]基于上述原因，如何找到一种制备工艺简单并能制备出活性位点高和导电性良好的具有显著催化性能和稳定性的导电炭黑和
Ni7S6双助催化剂修饰
K
掺杂
g
‑
C3N4光催化剂，则是本专利技术所要解决的关键问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中制备
g
‑
C3N4复合材料催化剂导电性差，活性边缘位点有限，活性低，可见光利用率低和光诱导电子
‑
空穴对易复合，光催化活性提高有限，
Ni7S6合成需要有毒的有机溶剂等缺点，提出一种双助催化剂修饰钾掺杂
g
‑
C3N4光催化剂及其制备方法，其特征在于，所述光催化剂是由导电炭黑和非整比化合物
Ni7S6量子点两种助催化剂修饰的钾掺杂
g
‑
C3N4纳米片形成的组装体，
K
+
离子通过桥接层插入
g
‑
C3N4中间层，其制备方法具体包括下述步骤：
[0007](1)
将1‑
100mg
导电炭黑与1‑
10g
尿素溶于
10ml
含1‑
100mg KOH
乙醇溶液中，在
40
‑
90℃
水浴锅中搅拌
0.5
‑
2h
，将搅拌后的溶液置于烘箱中烘干，将干燥后的产物置于管式炉中以1‑
15℃/min
的升温速度升温至
400
‑
700℃
，并保温1‑
4h
，自然冷却至室温后，洗涤干燥；
[0008](2)
称取步骤
(1)
所得产物
0.1
‑
1g
加入
10
‑
100ml
水中，超声分散
0.5
‑
2h
；
[0009](3)
将1‑
100mg
的
NiCl2·
6H2O
和1‑
100mg
聚乙烯吡咯烷酮
(PVP)
加入到步骤
(2)
所得分散液中，搅拌均匀后，加入1‑
100mg
的
L
‑
半胱氨酸甲酯盐酸盐，继续搅拌
0.5
‑
3h
，将搅拌后的溶液置于高压反应釜中，在
100
‑
200℃
反应3‑
24h
，自然冷却至室温后，洗涤干燥，得到导电炭黑和
Ni7S6量子点两种助催化剂修饰的
K
+
离子掺杂
g
‑
C3N4光催化剂
。
[0010]本专利技术的优点在于：该方法工艺过程简单，成本低，通过热解和水热法合成了导电炭黑和非整比
Ni7S6量子点双助催化剂修饰
K
掺杂
g
‑
C3N4纳米片组装体
。K
原子通过桥接层插
入
g
‑
C3N4中间层，导致电子局域化的降低
。
此外，
π
‑
共轭体系也可以在
K
插层的
g
‑
C3N4中显著扩展，从而提高光催化性能
。Ni7S6量子点与
g
‑
C3N4形成肖特基结，作为活性位点，提高载流子的分离和转移能力，同时提高了材料的稳定性
。Ni7S6量子点和
g
‑
C3N4之间的导电炭黑作为电子转移通道辅助电子转移
。
由于双催化剂在
K
掺杂
g
‑
C3N4纳米片组装体中的协同作用，进一步促进了光生载流子的分离
。
用于光催化分解水制氢，催化活性和稳定性大大提高，同时还可光催化降解废水中的药物及有机染料等有机污染物
。
还可用于光催化降解空气中
d
的甲醛
、H2S、NH3等有害气体
。
附图说明
[0011]图1为利用本专利技术实施例一所述方法制备的电炭黑和非整比
Ni7S6量子点双助催化剂修饰
K
掺杂
g
‑
C3N4光催化剂和对比例的
X
射线粉末衍射
(XRD)
图谱
。
[0012]图2为利用本专利技术实施例一所述方法制备的电炭黑和非整比
Ni7S6量子点双助催化剂修饰
K
掺杂
g
‑
C3N4光催化剂的扫描电子显微镜
(SEM)
照片和高分辨透射电子显微镜
(HRTEM)
照片
。
[0013]图3为利用本专利技术实施例一所述方法制备的电炭黑和非整比
Ni7S6量子点双助催化剂修饰
K
掺杂
g...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双助催化剂修饰钾掺杂
g
‑
C3N4光催化剂及其制备方法，其特征在于，所述光催化剂是由导电炭黑和非整比化合物
Ni7S6量子点两种助催化剂修饰的
K
+
离子掺杂
g
‑
C3N4纳米片形成的组装体，
K
+
离子通过桥接层插入
g
‑
C3N4中间层，其制备方法具体包括下述步骤：
(1)
将1‑
100mg
导电炭黑与1‑
10g
尿素溶于
10ml
含1‑
100mg KOH
乙醇溶液中，在
40
‑
90℃
水浴锅中搅拌
0.5
‑
2h
，将搅拌后的溶液置于烘箱中烘干，将干燥后的产物置于管式炉中以1‑
15℃/min
的升温速度升温至
400
‑
700℃
，并保温1‑
4h
，自然冷却至室温后，洗涤干燥；

【专利技术属性】
技术研发人员：高航，王德宝，荆博洋，李慧欣，宋彩霞，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：