【技术实现步骤摘要】
本申请属于水凝胶-光催化纳米复合材料，更具体地说，是涉及一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、众所周知，太阳光谱是由紫外(uv，5％)、可见光(vis，45％)和近红外(nir，50％)所组成。鉴于经济、高效、清洁、环境友好等特性，光催化技术一直被认为是利用太阳能进行污水处理、析h2、产o2、co2还原等方面的典范。氢能具有高的燃烧值且燃烧产物是无污染的水，太阳能光解水制氢是储存太阳能的最佳途径之一。
2、近年来，光催化技术的不断发展使光解水制氢得到了越来越广泛的应用。传统的水凝胶-光催化剂纳米复合材料一般为粉末状，该类纳米材料通常浸没在水中，光强度在水下会发生大幅衰减，大概只有30％的光能与其发生反应，从而导致催化性能较差；此外，在各种现实环境条件下，特别是在海水和高度浑浊的水中，传统的水凝胶-光催化剂纳米复合材料缺乏长期稳定性，材料分离效率低下，难回收，易造成二次污染，且有可能发生逆反应，严重阻碍了其大规模应用，使其无法在实际水体环境中应用。因此，制备一种光催化性能强、稳定性好、易回收的光催化剂势在必行。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中的光催化剂的光催化性能较差、稳定性较差、难以回收的技术问题。
2、为实现上述目的，本申请的第一方面，提供了一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料的制备方法，包括以下
3、制备含pt纳米颗粒和tio2纳米颗粒的胶体溶液，将所述胶体溶液冷冻干燥得到pt/tio2冷冻气凝胶材料；
4、在空气环境下，将sio2纳米颗粒加入到乙腈和氨水的混合溶液中，超声分散均匀，之后加入钛酸四丁酯、乙醇、乙腈和所述pt/tio2冷冻气凝胶材料，搅拌均匀，得到sa/tio2溶液；
5、向所述sa/tio2溶液中加入铜盐，搅拌均匀后离心，沉淀物清洗后得到cu-sa/tio2nps；
6、在空气环境下，将所述cu-sa/tio2 nps、聚乙烯吡咯烷酮加入到乙醇和水的混合溶液中，混合均匀，之后加入正硅酸四乙酯、氨水进行第一反应，离心后洗涤并干燥，产物经过煅烧处理得到粉末，将所述煅烧后得到的粉末加入到碱性溶液中进行第二反应，产物经过洗涤、干燥后得到cu-sa/tio2 nps纳米复合材料；
7、在空气环境下，将含氯铂酸和g-c3n4的溶液在紫外可见光照射下进行第三反应，产物经过洗涤、干燥后得到pt/g-c3n4 nps纳米复合材料；
8、在空气环境下，在含丙烯酰胺、双丙烯酰胺、引发剂的溶液中加入所述cu-sa/tio2nps、所述pt/g-c3n4 nps和四甲基乙二胺得到混合体系，将所述混合体系在在紫外光照射下进行固化反应，得到m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料。
9、进一步地，所述混合体系中，所述丙烯酰胺、所述双丙烯酰胺、所述cu-sa/tio2nps、所述pt/g-c3n4 nps的质量比为(18-20)：1：(8-10)：(15-16)，所述引发剂的添加量占所述混合体系质量的20-25％，所述四甲基乙二胺的添加量占所述混合体系质量的25-30％。
10、进一步地，所述引发剂为过硫酸盐。
11、进一步地，所述固化反应过程中，紫外光功率为100-800mw/cm2，固化时间为2-3h。
12、进一步地，所述含氯铂酸和g-c3n4的溶液中，所述氯铂酸和所述g-c3n4的质量比为(15-20)：4，所述第三反应过程中，紫外光功率为100-800mw/cm2，反应时间为2-3h。
13、进一步地，所述煅烧处理的温度为850-950℃，时间为2-3h；所述第二反应的温度为150-200℃，时间为5-7h。
14、进一步地，所述第一反应的时间为3-5h。
15、进一步地，所述胶体溶液中，所述pt纳米颗粒的质量分数为16.5-17.5％，所述tio2纳米颗粒的质量分数为16-18％。
16、本申请的第二方面，提供了一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料，采用上述任一项所述的制备方法制备得到。
17、本申请的第三方面，提供了一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料在光催化电解水产氢气中的应用。
18、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
19、本申请的一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料的制备方法采用高温热聚合、超声湿浸渍、光沉积和化学还原等策略制备了pt/tio2冷冻气凝胶、sa/tio2催化剂，在此基础上合成了cu-sa/tio2 nps和pt/g-c3n4 nps纳米复合材料，并通过与四甲基乙二胺溶液在紫外光照射下固化得到m-sa/tio2-g-c3n4(m＝cu,pt)金属纳米复合材料。本申请制备出的m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料具有低密度、高孔隙率、亲水性，且可漂浮在空气-水界面，能有效提高光催化性能，且方便回收；此外，其在各种现实环境条件下，特别是在海水和高度浑浊的水中仍然能表现出优异的稳定性和光催化活性，其在海水和高度浑浊水中析氢效率分别为0.76-0.91mol/h·m2、0.50-0.79mol/h·m2，在光催化产业化领域具有广阔的应用前景。
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1.一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合体系中，所述丙烯酰胺、所述双丙烯酰胺、所述Cu-SA/TiO2 NPs、所述Pt/g-C3N4NPs的质量比为(18-20)：1：(8-10)：(15-16)，所述引发剂的添加量占所述混合体系质量的20-25％，所述四甲基乙二胺的添加量占所述混合体系质量的25-30％。
3.如权利要求2所述的一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐。
4.如权利要求1所述的一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化反应过程中，紫外光功率为100-800mW/cm2，固化时间为2-3h。
5.如权利要求1所述的一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述含氯铂酸和g-C3N4的溶液中，所述氯铂酸和所述g-C3N4的质量比
6.如权利要求1所述的一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的温度为850-950℃，时间为2-3h；所述第二反应的温度为150-200℃，时间为5-7h。
7.如权利要求1所述的一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一反应的时间为3-5h。
8.如权利要求1所述的一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述胶体溶液中，所述Pt纳米颗粒的质量分数为16.5-17.5％，所述TiO2纳米颗粒的质量分数为16-18％。
9.一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。
10.如权利要求9所述的一种M-SA/TiO2-g-C3N4金属纳米复合材料在光催化电解水产氢气中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合体系中，所述丙烯酰胺、所述双丙烯酰胺、所述cu-sa/tio2 nps、所述pt/g-c3n4nps的质量比为(18-20)：1：(8-10)：(15-16)，所述引发剂的添加量占所述混合体系质量的20-25％，所述四甲基乙二胺的添加量占所述混合体系质量的25-30％。
3.如权利要求2所述的一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐。
4.如权利要求1所述的一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化反应过程中，紫外光功率为100-800mw/cm2，固化时间为2-3h。
5.如权利要求1所述的一种m-sa/tio2-g-c3n4金属纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述含氯铂酸和g-c3n4的溶液中，所述氯铂酸...
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