[发明专利]一种g-C3N4-Bi2WO6异质结光催化产氢材料及其制法

说明书

本发明涉及光催化产氢技术领域，且公开了一种g‑C₃N₄‑Bi₂WO₆异质结光催化产氢材料，包括以下配方原料及组分：多孔Bi₂WO₆中空纳米球、三聚氰胺、交联剂、缩合剂、钼酸钠。该一种g‑C₃N₄‑Bi₂WO₆异质结光催化产氢材料，多孔Bi₂WO₆中空纳米球具有良好的纳米形貌，表现出更大的比表面积，暴露出大量的光催化活性位点，三聚氰胺和戊二醛交联聚合形成三维超分子聚合物，钼离子与三聚氰胺中的氨基形成络合，均匀分布在超分子聚合物中，通过高温煅烧炭化形成具有丰富介孔和片层结构的g‑C₃N₄，钼离子掺杂使g‑C₃N₄的光吸收边发生了红移，拓宽了g‑C₃N₄的紫外可见光吸收波长范围，Bi₂WO₆和g‑C₃N₄的能带结构能匹配良好，形成光催化Z型异质结，实现了高效率的光催化产氢性能。

技术领域

本发明涉及光催化产氢技术领域，具体为一种g-C3N4-Bi2WO6异质结光催化产氢材料及其制法。

背景技术

随着过度使用化石能源和燃烧化石燃料，能源危机和环境污染问题日益严峻，开发新型高效的绿色能源是解决问题的关键，清洁能源包括太阳能，风能、潮汐能等，其中氢能是是世界上最干净的能源，氢主要以化合态的形式出现，是分布最广泛的物质，氢气的燃烧热值高，燃烧性能优异，燃烧产物是水无污染，具有资源丰富和可持续发展的优点，氢能主要应用于氢燃料电池、固体氧化物电池、氢能发电、氢气燃烧等方面。

目前工业上制取氢气的方法主要有水煤气法、烃类裂解法和电解水制氢，其中光催化产氢是一种新型高效的分解水产氢方法，当光辐射在光催化半导体上时，热力学上要求半导体材料的导带电位比氢电极电位EH⁺/H₂更负，价带电位比氧电极电位EO₂/H₂O更正，当辐射的能量大于半导体的禁带宽度时，半导体内光生电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使光生电子和空穴发生分离，电子和空穴发生分别在半导体的不同位置将水还原成氢气，以及将水氧化成氧气，实现光催化产氢，目前的光催化产氢材料主要有钽酸盐、钽酸盐、钛酸盐和过渡金属硫化物等，其中铋基化合物如Bi₂S₃、Bi₂O₃、Bi₂WO₆的带隙较窄，在可见光下可以产生光生电子和空穴，具有良好的可见光的光响应性，但是Bi₂WO₆的光生电子和空穴分离效率不高，石墨烯氮化碳g-C₃N₄禁带宽度较窄，在可见光和紫外光下具有光化学活性，是一种化学性质稳定、制备方法简单半导体材料，但是g-C₃N₄的光生电子和空穴很容易复合，并且普通形貌的g-C₃N₄的比表面积很小，对光能的利用率不高，限制了Bi₂WO₆和g-C₃N₄在光催化产氢领域的应用。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种g-C₃N₄-Bi₂WO₆异质结光催化产氢材料，解决了Bi₂WO₆的光生电子和空穴分离效率不高的问题，同时解决了g-C₃N₄的比表面积很小，光生电子和空穴很容易复合的问题。

(二)技术方案