[发明专利]一种g‑C3N4光电催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及g-C₃N₄光电催化剂的技术领域，更具体地，是涉及一种新型高效的g-C₃N₄光电催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着现代社会的快速发展，高级氧化技术正日益改变着人们的生活环境，尤其是光电催化氧化技术引起了人们的普遍重视。光电催化氧化技术是最近开发的一种新技术，它是将光催化与电催化有机结合，有效地克服光催化中光生电子和空穴的复合，提高光载流子密度，从而增强其催化效率。光电催化氧化技术不仅可使清洁能源水转化成氧气，而且也可将有机污染物矿化成无毒无害的二氧化碳和水，是一种清洁无二次污染的新型技术方法。

g-C₃N₄基于其制备原料的丰富、合适的带隙结构（约2.7 e V）和卓越的化学稳定性在太阳能转换为电能或化学能的研究上引起了人们的重视。作为一种高效的半导体材料，其拥有足够的过电压生产氢气和氧气，在光电催化领域具有广大的应用前景。目前，合成g-C₃N₄半导体材料主要通过煅烧三聚氰胺、尿素或二氰二胺等胺类物质得到，但此种方法性能测试前处理工作比较繁琐。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服传统g-C₃N₄光电催化剂回收困难、催化效率低下、制备复杂的问题，提供一种简便高效、环保、催化效果好、易于回收的光电催化剂。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种g-C₃N₄光电催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1.以胺类物质、乙酸为原料配制得到电镀液，在恒电流条件下以FTO导电玻璃为基底电镀得到胺类物质；

S2.以FTO导电玻璃为基底的胺类物质为前驱物，在煅烧条件下，制备得到g-C₃N₄光电催化剂。

作为优选的，在上述的制备方法中，所述胺类物质为三聚氰胺、尿素或二氰二胺。

作为优选的，在上述的制备方法中，所述S1电镀液中，胺类物质的密度为0～6 g/L，乙酸的纯度为0～99%。

作为优选的，在上述的制备方法中，所述S1中阴极为碳棒，其恒定电流为-2～0 m A，电镀温度为30～80℃，电镀时间为10～120 min。

作为优选的，在上述的制备方法中，所述S2中煅烧温度为300～700℃，煅烧时间为0～6 h，煅烧气氛中氧气浓度为0～40%。

本发明创造性地将胺类物质通过电化学方法制备在FTO导电玻璃上，然后在不同的条件下煅烧前驱物得到g-C₃N₄光电催化剂。这种方法克服了传统g-C₃N₄制备的缺陷，如难以回收、测试繁琐等。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的光电催化剂能够有效抑制光生电子和空穴的复合，从本质上提升光电催化析氧的效率。本发明所述的g-C₃N₄光电催化剂电化学方法，以FTO导电玻璃为基底制备胺类物质，再在煅烧条件下制备得到g-C₃N₄光电催化剂，它具有易于回收、制备简便的特点。所得g-C₃N₄光电催化剂高效、环保、催化效果好、易于回收。

附图说明

图1为实施例1制备的所述g-C₃N₄的光电催化析氧图及SEM图；

图2为实施例8制备的所述g-C₃N₄的SEM图；

图3为实施例4制备的所述g-C₃N₄的SEM图；

图4为实施例9制备的所述g-C₃N₄的XRD图。

具体实施方式

下面结合一些具体实施方式对本发明涉及的光电催化剂及其制备方法做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。除非特别说明，本发明实施例采用的方法和原料均为本领域常规选择。

实施例1：

一种g-C₃N₄光电催化剂，由以下步骤制备得到：