[发明专利]一种肖特基结Sn/Cd3

说明书

本发明公开了一种肖特基结Sn/Cd₃(C₃N₃S₃)₂光催化剂及其制备方法和应用，包括以下步骤：(1)制备八面体Cd₃(C₃N₃S₃)₂；(2)首先，将步骤(1)制备好的八面体Cd₃(C₃N₃S₃)₂分散到硼氢化钠溶液中，然后往上述分散液中加入锡盐，搅拌一段时间后将沉淀物离心、洗涤、干燥即制得所述的光催化剂。本发明光催化剂具有简易的制备方法、价格低廉的原料、光催化还原二氧化碳性能和循环稳定性能强等诸多优点，从而达到碳中和的重要作用，在光催化领域的应用中具有广阔的前景。

技术领域

本发明属于环保和能源材料技术领域，具体涉及一种肖特基结 Sn/Cd₃(C₃N₃S₃)₂光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

如今，由于化石燃料消耗量增加而产生过量的CO₂排放导致全球出现越来越多的环境问题。利用太阳光驱动的光催化反应将CO₂转化为有用的化学燃料，从而针对因过度释放CO₂引起的环境问题。在 CO₂的光催化转化过程中，受光激发的半导体可以产生光生电子，该电子通过质子耦合和电子转移多个步骤将吸附的CO₂转化为有用的化学燃料。为了实现这一目标，开发具有理想电荷分离效率的高效光催化剂是首要任务。但是单一催化剂的电荷分离效率差、电子空穴复合快和抗光腐蚀差等问题，就需要制备复合有两种以上的光催化剂异质结来改善其存在的缺点。近年来，大多数光催化系统由无机半导体组成，许多研究表明有机半导体可以用作光催化反应的替代物。有机半导体的结构多样性和廉价性是无机半导体无法比拟的。具有离域π电子系统的有机共轭聚合物可以吸收太阳能以产生光生载流子，并有效地分离和运输这些载流子。作为大分子配位聚合物，Cd₃(C₃N₃S₃)₂具有较好的可见光响应，其相对负的导带位置使光电子激发具有更强的还原能力。但是，Cd₃(C₃N₃S₃)₂的严重载体重组不利于光催化还原 CO₂。所以就需要开发一种能和Cd₃(C₃N₃S₃)₂形成异质结从而提高光催性能的复合光催化剂。金属锡具有低廉成本、无毒和地球丰富含量等等优点成为广泛研究的热门金属材料之一。同时许多研究表明金属锡可以用作优良的电子俘获剂用来增强半导体材料对有机物的降解活性。金属锡可以作为替代贵金属的潜在替代品，从而提高各种半导体光催化剂的活性。金属锡能够与半导体结合以形成肖特基结，在半导体和金属的界面处，半导体的光生电子将从半导体转移到金属锡上，以平衡两种材料的费米能级，从而导致空间电荷区和能带弯曲。肖特基势垒的存在可防止电子在金属中回流，并且限制半导体中电子空穴的复合。并且肖特基结的形成还会使金属锡富集电子并使半导体富集空穴，则提高了光催化的电荷分离效率和性能。在这里通过简单的温和反应，制备了一种肖特基结Sn/Cd₃(C₃N₃S₃)₂光催化剂，该光催化剂显著提高了电荷分离效率，从而增强了光催化二氧化碳还原性能，达到碳中和的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种肖特基结Sn/Cd₃(C₃N₃S₃)₂光催化剂及其制备方法和应用，本发明所制备的光催化剂性能优异，能显著提高光催化还原二氧化碳的效率。