一种三元复合光催化剂制造技术

本发明专利技术涉及催化剂制备技术领域，具体提供一种三元复合光催化剂

【技术实现步骤摘要】
一种三元复合光催化剂Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于催化剂制备
，具体涉及一种
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4三元复合光催化剂及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]氢能作为一种可再生的清洁能源，大力提升它在中国能源消耗使用比例能缓解能源短缺和促进碳减排
。
光催化制氢是一种备受关注的绿色技术，其核心在于设计光催化性能优良并且耐光腐蚀的光催化剂
。
光催化剂的性能取决于三个方面，其一为优秀的吸光性能，特别是对太阳光谱中的可见光的吸收性能；其二为光生电子与空穴的高效分离能力；其三为光生电子与质子生成氢气的反应效率
。
[0003]石墨相氮化碳（
g
‑
C3N4）具有合适的禁带宽度（
2.7 eV
）
、
足够负的导带电势（
‑
1.12 V
）
、
化学组成环境友好
、
价格低廉
、
制备简单等优点，因此被认为是一种极有前景的产氢光催化剂
。
但是，
g
‑
C3N4本征的缺陷导致其光生电子与空穴对的分离效率较低，从而使得光催化制氢速率较低
。
常见的策略是将其与导电性能优良的诸如
Pt、Au、
石墨烯和
MXene
等材料复合以提升光生电子<br/>‑
空穴对的分离效率
。
其中
MXene
作为一类新的二维材料备受青睐
。
尽管
MXene
材料具有高导电性
、
组成和结构丰富可调谐和大比表面积等优点能协同提升
g
‑
C3N4/MXene
类复合材料的电荷分离效率
。
[0004]当前，
MXene
材料有数十种中，其中
Ti3C2被广泛的用于制备复合材料提升光催化性能
。
现有的相近的专利技术专利仍有不足之处
。
专利
CN202011177642.0
中报道了
Cu(I)@Ti3C2T
x
二元材料的制备及在光催化还原硝酸根中的应用
。
专利
CN202010059504.6
报道了二元材料
Ti3C2T
x
/TiO2的制备及在光催化合成氨的应用
。
专利
CN202010932320.6
中报道了
PCN
‑
222@Ti3C2二元材料的制备及在光催化去除水体中病毒的应用
。
专利
CN202010392105.1
中报道了二元材料
BiOI/Ti3C2的制备及在环境污染中的应用潜能
。
专利
CN202010391672.5
中报道了二元材料
NiAl
‑
LDH/Ti3C2在水污染应用中的潜能
。
专利
CN202010825596.4
中报道了二元材料
TiO2/Ti3C2T
x
的制备及光催化制氢的应用；制氢速率为
254 μ
mol/g/h。
专利
CN201910789273.1
中报道了二元材料
Bi3O5Br2/
薄层
Ti3C2做为光催化剂的应用
。
专利
CN202310230902.3
中报道了
CdS@Ti3C2‑
MoS2三元材料的制备及制氢应用，制氢速率为
14.88 mmol/h/g。
这些专利技术专利中公开的结果中大多是二元复合材料，并且较少用于光催化制氢应用
。
光催化制氢应用与光催化环境保护方面的应用是迥然不同的
。
最重要的是这些材料在制氢反应中的应用中的光稳定性还有提升的空间
。
光催化剂的光稳定性是决定光催化实用性的重要指标
。
并且，
MXene
材料对提升复合光催化的光吸收能力的帮助有限，其对光催化效率的提升距离实用仍然有提升的空间
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4三元复合光催化剂及其制备方法和制氢应用
。
[0006]本专利技术还提供了
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4三元复合光催化剂的制备方法，解决现有主要成分为
g
‑
C3N4/MXene
复合光催化剂的光生电荷分离效率低
、
耐光腐蚀性能差等问题
。
[0007]本专利技术还提供了
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4三元复合光催化剂的制氢应用，作为制氢光催化剂能够利用紫外光
、
模拟太阳光和可见光分解水制氢，并显著提升制氢性能
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4三元复合光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：将三聚氰胺与丙二酰胺混合均匀后进行热共聚合得到
3D
‑
C3N4，然后与购买的多层
Ti3C2试剂混合后加入盐酸溶液中进行超声处理，超声结束并洗涤烘干，得到黑色粉末为
Ti3C2/2D
‑
C3N4，再通过光还原将氯金酸在
Ti3C2/2D
‑
C3N4还原成单质金，即为所述三元复合光催化剂
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4。
[0010]进一步，所述三聚氰胺和丙二酰胺的质量比为
5000:0~250。
[0011]进一步，所述
3D
‑
C3N4和
Ti3C2的质量比为
100:0~5。
[0012]进一步，所述
Ti3C2/2D
‑
C3N4和氯金酸中
Au
的质量比为
100:0~6。
[0013]进一步，所述
2D
‑
C3N4的热聚合温度为
500~550℃
，反应时间为
2~6 h。
[0014]进一步，所述光还原所使用的牺牲剂为三乙醇胺水溶液，三乙醇胺水溶液的体积百分比为
5%~20%
，光照时间为
0.5~3 h。
[0015]进一步，所述超声中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种三元复合光催化剂
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：将三聚氰胺与丙二酰胺混合均匀后进行热共聚合得到
3D
‑
C3N4，然后与购买的多层
Ti3C2试剂混合后加入盐酸溶液进行超声处理，超声结束并洗涤烘干，得到黑色粉末为
Ti3C2/2D
‑
C3N4，再通过光还原将氯金酸在
Ti3C2/2D
‑
C3N4还原成单质金，再度洗涤烘干，即为所述三元复合光催化剂
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4。2.
根据权利要求1所述三元复合光催化剂
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺和丙二酰胺的质量比为
5000:0~250。3.
根据权利要求1所述三元复合光催化剂
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4的制备方法，其特征在于，所述
3D
‑
C3N4和
Ti3C2的质量比为
100:0~5。4.
根据权利要求1所述三元复合光催化剂
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4的制备方法，其特征在于，所述
Ti3C2/2D
‑
C3N4和氯金酸中
Au
的质量比为
100:0~6。5.
根据权利要求1所述三元复合光催化剂
Au/Ti3C2/2D
‑
C3N4的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨甲，匡小军，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：