[发明专利]一种通过库仑作用制备MoS2

说明书

本发明提供一种通过库仑作用制备MoS₂/C₃N₄复合光催化剂的方法，首先配置MoS₂纳米片前驱液和C₃N₄纳米片前驱液，然后利用两种溶液拥有相反的带电电荷通过库仑作用相互吸附形成异质结。同时本发明制备的复合光催化剂，大大提高了光生电子空穴对的有效分离，并增大了可吸收光范围，光催化效率大幅度提升。本发明操作简单，反应在常压下进行，对设备要求低，且原料成本低，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于催化剂制备以及环境和能源的可持续发展领域，具体涉及一种通过库仑作用制备复合光催化剂的方法。

背景技术

进入二十一世纪以来，伴随着生产力的快速发展，能源危机逐渐成为人类亟待解决的问题。另外，这些传统能源造成严重的环境污染，尤其是一些有机污染物，难以降解，严重破坏环境。太阳能是一种取之不尽用之不竭的自然资源。因此，有效的利用太阳能是解决能源短缺问题最好的方法之一。

通过技术直接将太阳能转化为干净的化学能能为解决能源和环境危机提供了一种绿色环保的途径，设计一种高效能够最大限度的吸收太阳光并产生大量光生载流子的催化剂是当务之急，当光催化剂被合适的光照射时，会产生电子空穴对，从而发生一系列的氧化还原反应，但是大多数传统的半导体催化剂电子空穴对复合率高或光吸收范围小，不能高效的利用太阳能。

目前，通过连续薄膜外延生长实现的原子级薄二维(2D)异质结构的技术，原则上受到晶格匹配以及产量低和生产昂贵等问题的约束，溶剂热法等化学方法存在催化剂结构致密不利于光催化，重复性不高，环境污染大等一系列问题。在这里我们通过带相反带电电荷通过库仑作用的方法设计了一种MoS₂/C₃N₄复合光催化剂。

发明内容

本发明目的在于提供一种制备MoS₂/C₃N₄复合光催化剂的方法，通过改性两种不同的半导体纳米片，MoS₂纳米片通过APTES(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)修饰拥有带电电荷，所制备的C₃N₄纳米片具有类似于蛋白质两性，即在酸性条件下带有正电荷而在碱性条件下带有相反的带电电荷，通过氨水调节溶液pH值，让溶液呈碱性，使C₃N₄纳米片和MoS₂互相带有相反的带电电荷，两种相反带电电荷通过库仑作用相互吸附，形成异质结。该方法简单，易于操作，实验条件要求低。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种通过库仑作用制备MoS₂/C₃N₄复合光催化剂的方法，包括以下步骤：

(1)C₃N₄纳米片的制备：室温下，将块状C₃N₄加入到H₂SO₄ (98wt％)中搅拌8小时之后将上述混合物缓慢倒入去离子水中并超声8小时处理，最后用去离子水7000-11000rpm离心洗涤3～7次，获得稳定的C₃N₄纳米片胶体悬浮液。

(2)C₃N₄纳米片的修饰：将步骤(1)制得的C₃N₄纳米片悬浮液缓慢滴加适量的氨水，调节溶液的pH值为9～11，得到改性后的 C₃N₄纳米片悬浮液。