[发明专利]一种改性的石墨相氮化碳/CdS复合光催化剂、其制备方法及制氢方法

说明书

本发明提供了一种改性的石墨相氮化碳/CdS复合光催化剂、其制备方法及制氢方法。本发明提供的改性的g‑C₃N₄/CdS复合光催化剂包括g‑C₃N₄/CdS复合物和与所述CdS中的镉离子络合的盐酸多巴胺配体。该催化剂能够提高光催化剂制氢效果。本发明还提供的制备方法可获得改性的g‑C₃N₄/CdS复合光催化剂，该催化剂能够提高光催化剂制氢效果。实验结果表明，本发明所得改性的g‑C₃N₄/CdS复合光催化剂具有高制氢效率，制氢量明显提高。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，特别涉及一种改性的石墨相氮化碳/CdS 复合光催化剂、其制备方法及制氢方法。

背景技术

随着人类社会的发展和进步，环境污染问题和能源问题已成为困扰人类的两大难题。煤、石油等天然能源的日趋枯竭，以及这些天然能源燃烧会引起温室效果和环境污染等问题，都迫使人们不得不去寻找一种清洁的可再生能源。氢能无污染且能量转换效率高、是一种清洁、安全和可储存的二次能源，是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。而氢能的获取也成为研发人员关注的热点，其中，由于太阳能是一种可再生能源、且取之不尽、用之不竭，因此，利用光催化剂吸收光能来催化光解水去制氢成为获取氢能的优选途径。而该获取氢能的途径中，光催化剂发挥着至关重要的作用，其决定了光解水制氢的效率、产量等，因此，如何选择合适的光催化剂受到越来越多的关注。

早期常用的光催化剂主要是半导体，而单一的纯半导体光催化剂的光催化效果十分有限；如硫化镉(CdS)是一种应用较为广阔的传统光催化剂，其能带宽度为2.42eV，这决定了其既可以吸收紫外，又可以吸收可见光，但是纯CdS的光催化活性比较低，并且由于CdS会自身氧化，在水溶液中易产生催化剂中毒。而石墨相氮化碳(即g-C₃N₄)是近年来兴起的一种非金属可见光催化剂，其属于窄带隙半导体，带隙能为2.7eV，吸收边在450nm附近，可以很好地响应可见光，g-C₃N₄与CdS二者复合，能够取长补短，明显提高光催化剂的制氢效率，成为颇受欢迎的复合光催化剂。

目前，制备g-C₃N₄/CdS复合光催化剂的方法中，最为高效的是油相法，其成为制备g-C₃N₄/CdS复合光催化剂主要方式；具体的，其是将各种原料在油性物质中反应形成包括g-C₃N₄与CdS以及油性物质配体的复合产物，之后再利用丙酮等清洗剂洗涤部分油性物质。然而，该制备方法制得复合光催化剂的催化制氢效果欠佳，仍待改善。而影响光催化剂的催化活性的可能性因素很多，如催化剂尺寸、形貌、结晶度、比表面积、温度…等等，其不确定因素较多且各因素间可能相互交错影响，因此，如何提高光催化剂的催化制氢效果成为本领域的难题和挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种改性的石墨相氮化碳/CdS复合光催化剂及其制备方法以及制氢方法，本发明提供的改性光催化剂或按照本发明提供的制备方法获得的改性光催化剂，能够提高光催化制氢效果。

本发明提供了一种改性的g-C₃N₄/CdS复合光催化剂，包括g-C₃N₄/CdS复合物和与所述CdS中的镉离子络合的盐酸多巴胺配体。

优选的，所述g-C₃N₄/CdS复合物中，g-C₃N₄的质量与CdS的摩尔量之比为30mg∶(0.5～3)mmol。

优选的，CdS的摩尔量与盐酸多巴胺的质量比为(0.5～3)mmol∶ (500～1000)mg。