[发明专利]一种光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种催化剂，尤其涉及一种光催化剂及其制备方法与应用。所述光催化剂的制备方法，包括：将三聚氰胺和H₂PtCl₆溶液混合，而后进行焙烧。本发明的光催化剂，利用铂与石墨化碳氮化物的协同作用调控催化剂带隙，提高了石墨化碳氮化物光催化剂的催化产氢性能；并且，本发明在无模板的情况下即可制得具有多孔结构且孔道丰富的光催化剂；另外，采用超声、浸渍、烘干等成熟技术，形成的产物形貌均一、产率高，且所需的设备简单、反应条件温和，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种催化剂，尤其涉及一种光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

由于目前的环境问题和能源危机，半导体光催化在污染降解、光催化制氢、光催化还原二氧化碳等方面的应用，被广泛认为将在该系统中发挥重要作用。石墨化碳氮化物(g-C₃N₄)作为一种具有较宽光响应范围的光催化剂，以其窄带隙(2.7eV)、低毒性、高理化稳定性和宽范围光响应受到了很大关注。然而，由于光生载流子的复合比较高，量子效率较低，纯g-C₃N₄的光催化活性至今仍不理想。因此，设计合理的方法提高光生电子空穴对的分离效率，提高g-C₃N₄光催化剂的活性，势在必行。

为了解决这些局限性，研究人员提出了大量的方法来提高纯g-C₃N₄的光催化效率，例如贵金属沉积、金属种类/非金属掺杂以及各种结构设计等。在这些努力中，研究人员采用了贵金属催化剂，如金属铂(Pt)，负载共催化剂是提高光生载流子迁移率的有效途径，它不仅能捕获电子，还能提供有效的质子还原位点，从而提高光催化产氢；Pt沉积光催化剂在各种应用中都能提高其光催化活性，但贵金属铂的稀有和昂贵，极大地阻碍了铂在工业上的规模化发展。因此，如何将单个原子嵌入到负载型g-C₃N₄催化剂中，增强其光催化性能，成为加速光催化技术实用化的关键。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化剂的制备方法，由该方法制得的光催化剂可以解决现有的多孔石墨化碳氮化物铂催化剂光催化性能低、铂量子点负载难、使用有毒和苛刻的还原剂、产量低、难以工业化生产等问题；本发明的另一目的在于，提供利用该方法制得的光催化剂及其应用。

具体地，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种光催化剂的制备方法，包括：将三聚氰胺和H₂PtCl₆溶液混合，而后进行焙烧。

本发明发现，采用上述方式，可制得光催化性能更优的光催化剂；

具体而言，本发明以三聚氰胺为前驱体，在与H₂PtCl₆溶液混合后进行焙烧，制得的高活性均匀铂量子点修饰的光催化剂，该光催化剂具有多孔结构和高负载的铂量子点，用于光催化产氢时，可提高产氢效率。

为了进一步提高光催化剂的催化性能，本发明对其制备方法进行了优化，具体如下：

作为优选，所述焙烧为：以1-10℃/min的升温速率，从25℃升温至400-600℃，保持1-3h；

本发明还发现，采用上述煅烧方式，有利于制得形貌均一的光催化剂。

作为优选，所述制备方法包括：

步骤(1)，将三聚氰胺溶解于无水乙醇中，在20-40kHz、200-700W条件下超声处理20min-2h，加入H₂PtCl₆溶液，在100-350r/min转速下搅拌11-13h，而后在20-40kHz、200-700W条件下超声处理20-40min，得混合液；