[发明专利]光催化剂及其制备方法、光解水制氢的方法

权利要求书

1.一种光催化剂，其特征在于，包括：第一半导体纳米片，负载在所述第一半导体纳米片上的二维碳纳米材料，以及负载在所述二维碳纳米材料上的第二半导体纳米片。

2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，所述第一半导体纳米片、所述二维碳纳米材料和所述第二半导体纳米片依次层叠设置；和/或

所述第一半导体纳米片为主催化剂，所述第二半导体纳米片为助催化剂。

3.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于，所述二维碳纳米材料选自氧化石墨烯、炭黑和乙炔黑中的至少一种；和/或

所述第一半导体纳米片选自石墨相氮化碳纳米片、CdS纳米片、ZnS纳米片、TiO₂纳米片和SnS₂纳米片中的至少一种；和/或

所述第二半导体纳米片选自MoS₂纳米片和/或WS₂纳米片。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光催化剂，其特征在于，所述光催化剂中，所述第一半导体纳米片、所述二维碳纳米材料和所述第二半导体纳米片的质量比为(91-95):(0.5-4):(2-5)。

5.一种光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将第一半导体纳米片和二维碳纳米材料分散在第一溶剂中，进行第一复合处理，获得分散有第一复合材料的第一溶液；

将第二半导体纳米片和所述第一溶液进行第二复合处理，获得所述光催化剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一复合处理包括：超声分散以及在80℃-110℃下加热3-7小时；和/或

将第一半导体纳米片和二维碳纳米材料分散在第一溶剂中的步骤中，分散在所述第一溶剂中的所述第一半导体纳米片的质量百分比浓度为0.5％-2％，和/或，分散在所述第一溶剂中的所述二维碳纳米材料的质量百分比浓度为0.5％-2％；和/或

所述光催化剂中，所述第一半导体纳米片为主催化剂，所述第二半导体纳米片为助催化剂。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将第二半导体纳米片和所述第一溶液进行第二复合处理的步骤包括：

将所述第二半导体纳米片分散在第二溶剂中，获得第二半导体纳米片分散液；

将所述第二半导体纳米片分散液和所述第一溶液混合，进行超声处理和/或机械搅拌。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂和/或所述第二溶剂选自水、有机胺、N-甲基吡咯烷酮、甲醇、乙醇中的至少一种。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将第二半导体纳米片和所述第一溶液进行第二复合处理的步骤包括：

提供用于合成第二半导体纳米片的第一前驱体和第二前驱体；

将第一前驱体和第二前驱体分散在所述第一溶液中，进行反应，获得所述光催化剂。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述反应包括：在200℃-240℃下加热20-24小时。

11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，将第一前驱体和第二前驱体分散在所述第一溶液中的步骤中，分散在所述第一溶液中的所述第一前驱体的质量百分比浓度为1％-5％，和/或，分散在所述第一溶液中的所述第二前驱体的质量百分比浓度为1％-5％。

12.根据权利要求5至11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二半导体纳米片选自MoS₂和/或WS₂；和/或

所述二维碳纳米材料选自氧化石墨烯、炭黑和乙炔黑中的至少一种；和/或

所述第一半导体纳米片选自石墨相氮化碳纳米片、CdS纳米片、ZnS纳米片、TiO₂纳米片和SnS₂纳米片中的至少一种。

13.一种光解水制氢的方法，其特征在于，将光催化剂分散在水中，进行光照；

其中，所述光催化剂包括：权利要求1至4中任一项所述的光催化剂，或权利要求5至12中任一项所述的制备方法制得的光催化剂。