[发明专利]一种高效的复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合光催化剂及其制备方法，包括如下步骤：(1)将氯化铵和硫脲混合后充分研磨，然后将上述混合物于400～700℃下加热反应1～12小时制得硫氯共掺杂的氮化碳纳米片；(2)将亚硒酸钠和镉源加入有机胺与水合肼的二元混合溶剂中充分搅拌、超声分散均匀，然后将步骤(1)制得的硫氯共掺杂的氮化碳纳米片加入到上述混合溶液中混合均匀，之后将所得混合物进行微波水热反应，反应结束后冷却、洗涤、离心并干燥，即得硫氯共掺杂的氮化碳与硒化镉复合的光催化剂。本发明制备方法简单、原料价格低廉，所制备的复合光催化剂具有更多的活性位点，有利于催化反应的进行，具有产氢效果优异以及良好的循环使用寿命，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于能源环境及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种高效的复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

目前，煤、石油、天然气等传统化石燃料作为主要的能源供应在全球依然被广泛使用。随着人类社会的快速发展，传统化石燃料正在加速枯竭。同时这些传统化石燃料的使用也已经造成一系列的环境问题，如酸雨，温室效应，雾霾等。能源枯竭与环境污染正在威胁着人类社会的发展，探索和利用高效新型能源成为人们亟待解决的问题。

太阳能作为一种取之不尽的可再生能源，且分布广泛，储量大，一直吸引着人们的浓厚兴趣。太阳能的利用方式是多种多样的：太阳能热水器将太阳能转化为热能；太阳能电站通过光伏电池阵列将太阳能转化为电能；通过植物的光合作用，太阳能转化为生物质能。除上述利用方式外，近年来太阳能转化为化学能也受到了研究人员的广泛关注。

太阳能转化为化学能，即利用太阳能和光催化剂的辅助下，将水分解为氢气，将二氧化碳还原为一氧化碳、甲烷和甲醇等，降解有机污染物质。太阳能中的可见光占主要部分，达到50％。因此，充分利用可见光是研究人员面临的又一关键问题。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明的目的是在于提供一种高效的复合光催化剂及其合成方法，本发明制备的复合光催化剂制备方法简单，原料价格低廉，光催化活性高，稳定性能好，应用前景广阔。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氯化铵和硫脲混合后充分研磨，使其均匀分散，然后将上述混合物于400～700℃下加热反应1～12小时制得硫氯共掺杂的氮化碳纳米片；

(2)将亚硒酸钠和镉源加入有机胺与水合肼的二元混合溶剂中充分搅拌、超声分散均匀，然后将步骤(1)制得的硫氯共掺杂的氮化碳纳米片加入到上述混合溶液中混合均匀，之后将所得混合物转移至微波反应釜中进行微波水热反应，反应结束后冷却、离心、洗涤并干燥，即获得硫氯共掺杂的氮化碳与硒化镉复合的光催化剂。

优选的，步骤(1)中，所述的氯化铵与硫脲的质量比为0.5-5:10。

优选的，步骤(2)中，亚硒酸钠与镉源的质量比为0.5-1：1；硫氯共掺杂的氮化碳纳米片的加入量与镉源的质量比为0.2-1.5:1。

优选的，步骤(2)中，所述镉源为选自氯化镉、硝酸镉、乙酸镉的一种或多种。

优选的，步骤(2)中，所述的有机胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种或多种。

优选的，步骤(2)中，镉源与混合溶剂的质量体积比为(0.02-0.2)g：(30-50)mL；所述的有机胺与水合肼二元混合溶剂中有机胺与水合肼的体积比为2：1。

优选的，步骤(2)中，所述微波水热反应的温度为80-180℃，时间为20-100分钟。

另外，本发明还要求保护由所述方法制备得到的硫氯共掺杂的氮化碳与硒化镉复合的光催化剂。