[发明专利]一种AuCu/g-C3N4复合纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种AuCu/g‑C₃N₄复合纳米材料的制备方法，属于材料制备技术领域。本发明通过光还原的方法在g‑C₃N₄纳米片上原位生长AuCu二元合金，得到具有高催化活性的AuCu/g‑C₃N₄纳米复合材料。首先配制g‑C₃N₄纳米片，然后将得到的g‑C₃N₄纳米片均匀分散到三乙醇胺、氯金酸、氯化铜的混合溶液中，然后将该混合液转移到真空器皿中，在1‑3KPa保持一定的时间，在搅拌条件下经过全光谱光照射，即能可控制备不同AuCu纳米颗粒负载的AuCu/g‑C₃N₄异质结纳米复合材料，且本发明提供的制备方法简单易操作，具有实际的可行性，制备的AuCu/g‑C₃N₄异质结纳米复合材料成本低，光催化分解水性能良好。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种AuCu/g-C₃N₄复合纳米材料的制备方法。

背景技术

当今世界，能源和环境问题引起了全世界的关注，石油、煤炭等不可再生能源终将枯竭和环境污染日益恶化。而利用太阳能分解水制氢和降解有机物光催化研究是针对此问题最活跃的领域。其中设计高活性和高量子效率的光催化剂成为核心的科学问题。

近年来，人们在光催化剂研究上取得了显著进展，相继开发了改性TiO₂、CdS、TaON等多种新型可见光催化剂。最近，新型“metal-free”光催化剂的开发和利用成为研究的亮点， 2009 年，王心晨等在“metal-free”光催化剂分解水方面取得了重要进展，他们首次以石墨层状结构的有机聚合物 g-C₃N₄作为光催化剂，在可见光下实现了分解水的反应。

贵金属催化剂广泛应用于能源、环保、食品加工等重要化工领域。如何提升贵金属利用率，同时维持高的催化剂活性、选择性和长的使用寿命一直是贵金属催化剂研制的核心问题。双金属纳米材料，由于两种金属的协同作用，出现了新的物理和化学属性，从而具有很多新的应用，其中研究最多的就是其催化性能。李亚栋课题组调研了双金属纳米材料合成与属性的最新进展，从各种结构双金属的可控合成入手，讨论了表面结构、组成、尺寸和形貌对其催化性能的影响，并对双金属纳米材料的研究前景进行了展望。厦门大学郑南峰教授课题组在铂纳米复合催化剂的制备、表征及催化反应的过程机理方面的研究取得了重要进展，相关研究成果于2014年5月2日在《科学》杂志上发表 （Science, 2014, 344,495-499）。研究表明，这种新型催化剂中的Pt利用率比核壳型Pt/FeNi(OH)x纳米颗粒提高了1.4-1.8倍，能在室温下实现CO的100%转化，持续工作1个月不衰减。所研制的催化剂还可用于富氢条件下CO的选择性氧化、富氧条件下少量H₂的清除。

g-C₃N₄半导体作为一种高效的半导体光催化材，因其无金属、廉价、稳定，而能开成前景绿色环保型的光催化材料。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种AuCu/g-C₃N₄复合纳米片材料的制备方法，本发明利用AuCu纳米晶体结构性能可调，AuCu合金元素之间产生“协同效应”，使其光生电荷界面定向转移的驱动力具有可调变性，所制备的AuCu/g-C₃N₄复合纳米材料既可以增加对可见光的吸收，又可以增强光生载流子的分离和运输效率，从而制备出高效的光催化复合纳米材料。

发明人经过大量试验和不懈努力，最终获得了一种AuCu/g-C₃N₄复合纳米材料的制备方法，该方法包括如下步骤：