[发明专利]海胆状g-C3

说明书

本发明公开了一种海胆状g‑C₃N₄/NiAl‑LDH半导体异质结的制备方法。所述方法先以SiO₂表面沉积g‑C₃N₄的SiO₂/g‑C₃N₄微球为模板，将SiO₂/g‑C₃N₄微球模板包覆AlOOH得到SiO₂/g‑C₃N₄/AlOOH复合微球，再将SiO₂/g‑C₃N₄/AlOOH分散于水中，逐滴加入到硝酸镍/尿素混合溶液中，水热反应，离心分离，得到粒径介于300～600nm的海胆状g‑C₃N₄/NiAl‑LDH半导体异质结。本发明的海胆状g‑C₃N₄/NiAl‑LDH半导体异质结具有较高的比表面积和吸附能力，光子利用率和光生电子、空穴分离效率优异，适用于催化和能源转化领域。

技术领域

本发明属于半导体光电材料技术领域，涉及一种海胆状g-C₃N₄/NiAl-LDH半导体异质结的制备方法。

背景技术

近年来，基于半导体材料的光催化技术在分解水产氢、产氧，将温室气体CO₂转化为CO、CH₄燃料、污染物降解和有机物氧化还原转换方面展现了巨大潜力，被誉为解决能源短缺问题的绿色新技术和理想途径。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种有机高分子半导体材料，因其制备工艺简单、稳定性高、具有可见光响应等优势获得了广泛关注，迅速成为光催化热点材料。然而，常规g-C₃N₄存在比表面积小、光生电子空穴对易于复合等问题。通过对g-C₃N₄进行形貌结构调整提高光子吸收利用率，或者与其它半导体复合制备异质结，加速电子传导，提高电子空穴分离效率，都是改善g-C₃N₄光催化性能的有效途径之一。

专利CN108786878A公开了一种氧硫双掺杂的石墨相氮化碳的制备方法，通过杂原子的双掺杂引入减小了石墨相氮化碳的禁带宽度，降低了价带电子的激发难度，提高了材料的电导率，有效提高了氮化碳的光催化固氮活性，但该材料没有涉及异质结制备。专利CN109277111A公开了一种氧化镍/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法，由于具有匹配的带隙结构，氮化碳和氧化镍形成了异质结，有效促进了光生电子-空穴的分离和迁移，使得复合材料的光催化降解性能得以提升，该异质结没有特殊的形貌结构。2018 年，SurendarTonda等在ACS Appl.Mater.Interfaces介绍了一种使用煅烧三聚氰胺得到的大块石墨相氮化碳，经超声剥离后加入硝酸镍和硝酸铝的水溶液中水热后得到 g-C₃N₄/NiAl-LDH的方法。但其得到的复合材料没有显著的形貌，且光催化还原反应选择性不显著。

发明内容

本发明的目的是提供一种海胆状g-C₃N₄/NiAl-LDH半导体异质结的制备方法。该异质结以SiO₂微球为模板，表面依次进行g-C₃N₄沉积和羟基氧化铝的包覆，通过LDHs 原位成核生长和同步SiO₂刻蚀制备而成。该复合半导体材料具有较高的比表面积、良好的可见光响应性和电子空穴分离效率，可应用于光催化污染物降解、水分解和二氧化碳资源化转化。

实现本发明目的的技术解决方案是：

海胆状g-C₃N₄/NiAl-LDH半导体异质结的制备方法，具体步骤为：