CN108620133A - 一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法及其应用 - Google Patents
一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108620133A CN108620133A CN201810413133.XA CN201810413133A CN108620133A CN 108620133 A CN108620133 A CN 108620133A CN 201810413133 A CN201810413133 A CN 201810413133A CN 108620133 A CN108620133 A CN 108620133A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- luxuriant
- rich
- polymer
- fragrance
- junctions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 46
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 claims abstract description 26
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 111
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 26
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 22
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 16
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine powder Natural products NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 abstract description 3
- 230000004298 light response Effects 0.000 abstract 1
- 150000007974 melamines Chemical class 0.000 description 14
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
- B01J31/28—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of the platinum group metals, iron group metals or copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1064—Platinum group metal catalysts
- C01B2203/107—Platinum catalysts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法及其应用，利用高温热聚法将菲聚合物半导体平面嫁接至石墨相氮化碳平面，由于菲聚合物半导体与石墨相氮化碳半导体能带进行匹配，形成异质结结构，并在异质结的交界处形成内建场，促进光生激子的解离，从而提高石墨相氮化碳材料的光催化性能，同时菲聚合物半导体与石墨相氮化碳均为可见光响应催化剂，且为聚合物共轭材料，沿着异质结平面存在π‑π共轭，使得光生载流子能够在π‑π共轭体系中进行更快的传递，从而使得该二维聚合物异质结材料获得更高的光生激子解离效率与载流子传递速率。本方法具有工艺简单、成本低廉、周期短、可见光响应等优点，最终形成的二维横向聚合物异质结光催化材料具有优异的光催化产氢性能。
Description
技术领域
本发明属于新能源和新材料技术领域，具体涉及一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法及其应用。
背景技术
随着现代工业化的快速发展，人们对能源的需求逐渐增加，目前被广泛使用的化石燃料存在污染严重、储备枯竭等问题，给地球的可持续发展带来严重的困扰。自1972年日本科学家Fujishima和Honda（Nature, 1972, 238, 37–38. doi:10.1038/238037a0）报道TiO2能够在紫外激发下光电催化分解水产氢以来，科学家便热衷于利用半导体光催化在太阳光辐射下将低密度的太阳能转化为高密度的氢能。2009年聚合物半导体石墨相氮化碳被报道能够在可见光下进行光催化产氢（Nature Materials, 2009, 8, 76–80. doi:10.1038/nmat2317），由于石墨相氮化碳成本低廉，制备简单，不含任何金属，化学性质稳定，具备可见光响应能力，能带易于调控，从而引发了光催化产氢领域的又一热潮。
石墨相氮化碳是一种类石墨状的二维层状碳材料，其碳和氮原子进行sp2杂化从而形成二维共轭结构，能带宽度为~2.7 eV，具备可见光响应能力。然而石墨相氮化碳的聚合物属性，光生激子结合能高，很难解离成光生载流子（热电子和热空穴），同时光生载流子容易重新复合湮灭，光生载流子的传递速率也较慢，严重制约了石墨相氮化碳在能源光催化领域的应用。传统方法中的复合半导体或将石墨相氮化碳与石墨烯形成异质结的方式只能外在地改进氮化碳的光催化性能，本发明通过将热聚法将菲聚合物半导体横向嫁接到石墨相氮化碳平面，使得氮化碳二维平面内部镶嵌着菲聚合物半导体平面，从而形成了一种新型二维横向聚合物异质结，在异质结交界处形成内建场，促使热电子和热空穴向相反方向移动，从而促进了光生激子的解离，另外，氮化碳平面被菲聚合物分隔使得在氮化碳平面内部产生诸多小尺寸的氮化碳平面，促进了载流子的传递，两种作用叠加在一起促进了激子的解离和载流子的传递，最终显著提高了氮化碳的光催化产氢效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法，本发明所得二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料成本低廉，可见光吸收范围广，光生激子解离效率高，光生载流子传递速率高，产氢性能优异。
本发明提出的一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法，该光催化剂为二维横向聚合物异质结，由石墨相氮化碳和菲聚合物半导体在热处理下聚合共轭形成，具体步骤如下：
将菲溶解于甲醇中，得到菲的甲醇溶液，将菲的甲醇溶液与三聚氰胺粉末混合，超声分散，得到菲的甲醇溶液与三聚氰胺的混合物，然后将菲的甲醇溶液与三聚氰胺的混合物在烘干箱内烘干，得到混合粉末，将得到的混合粉末转移至坩埚中，用铝箔纸包好置于马弗炉，分别在300℃、400℃、550℃下煅烧，冷却至室温后，将得到的样品研磨成粉末，并用去离子水多次洗涤、离心、烘干后备用；其中：菲的甲醇溶液浓度为2 g/L，菲的甲醇溶液的体积与三聚氰胺质量之比为25 mL:10 g-100 mL:10 g。
本发明中，三聚氰胺与菲的甲醇溶液混合，控制超声分散时间为20-100 min。
本发明中，三聚氰胺与菲的甲醇溶液混合，控制超声分散的功率为30-120 W。
本发明中，菲的甲醇溶液与三聚氰胺的混合物烘干温度为60℃，烘干时间为6-12h。
本发明中，得到的混合粉末转移至坩埚中，用铝箔纸包好置于马弗炉，控制煅烧程序为：在300℃下煅烧1 h、400℃下煅烧1 h、550℃下煅烧2-4 h。
本发明提出的一种利用权利要求1所述制备方法得到的二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料在光催化产氢中的应用，具体为：在石英光催化反应器中加入80 mL去离子水和20 mL甲醇牺牲剂，然后加入100 mg制备的光催化剂（CN3），控制助催化剂铂的负载量为1%，通过抽真空将反应体系中的空气排除，在黑暗条件下搅拌吸附8 h，再打开300W氙灯光源，通过气体收集器将产生的氢气导入气相色谱中进行测定。
本发明的有益效果在于：本发明中通过热聚法制备了一种新型二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料，使用的前驱体均为廉价有机物，成本低，同时该光催化剂聚合物的属性使得易于调控能带结构和载流子浓度。本发明中构建的新型二维横向聚合物异质结可以直接提高石墨相氮化碳内在的激子解离效率和载流子传递速率，与之相比，传统的复合半导体形成的异质结只能外在地提高氮化碳的光催化效果。
附图说明
图1为实施例1所制备的二维横向聚合物异质结的光催化产氢效果图。
图2 为实施例1所制备的二维横向聚合物异质结的透射电镜（TEM）图。
图3为实施例1所制备的二维横向聚合物异质结的X射线衍射（XRD）图。
具体实施方式
下面结合实例作进一步详细说明，应当理解下面所举的实例只是为了解释说明本发明，并不包括本发明的所有内容。
实施例1
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60 ℃烘干箱中干燥10 h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300℃保持温度1 h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，待冷却后使用去离子水洗涤5次，在60℃烘干12 h，干燥后即得到菲聚合物半导体与石墨相氮化碳共轭形成的横向二维异质结材料。本发明制备的二维异质结材料在氙灯光源下光照6 h后产氢量高达2156 μmol/g，是单纯石墨相氮化碳产氢量的4倍左右。
所制备的横向二维异质结光催化材料的光催化产氢性能的测试按下述步骤进行：光解水制氢的反应是在一个常压密封的循环体系中进行，反应器为一个体积为250 mL的光催化分解水制氢标准反应器，使用300 W氙灯作为辐射光源，加AM1.5 G滤光片，量取80 mL去离子水和20 mL甲醇加入标准反应器中，之后再称取100 mg光催化剂加入反应器中，并加入一定量的氯铂酸溶液使得助催化剂铂的负载量为1%，通过真空泵将反应体系中的空气排除，在黑暗条件下通过磁力搅拌器搅拌吸附8 h。打开光源后，继续保持磁力搅拌，打开气体循环泵和收集器，光照过程产生的氢气由气体收集器打入在线色谱检测分析。单纯石墨相氮化碳和横向二维异质结材料光催化产氢情况如图1所示。
图2为实施例1所制备的二维横向聚合物异质结的TEM图，如图2所示，该二维横向聚合物异质结表面光滑平整，没有颗粒物的存在，说明该异质结构成中的两种聚合物半导体是光滑的平面嫁接，而不是颗粒与平面的组合。图3中存在两个显著的衍射峰，分别为13.1°和27.4°，其中13.1°对应的是石墨相氮化碳的100取向，27.4°对应的是石墨相氮化碳的002取向，从而说明了该异质结的主要成分为石墨相氮化碳。
实施例2
将10 g三聚氰胺加入到25 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1314 μmol/g。
实施例3
将10 g三聚氰胺加入到75 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300 ℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1739 μmol/g。
实施例4
将10 g三聚氰胺加入到100 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10 h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300℃保持温度1 h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1654 μmol/g。
实施例5
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为20℃/min，升温过程中在300℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550 ℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1967 μmol/g。
实施例6
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在30 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1472 μmol/g。
实施例7
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在60 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1531 μmol/g。
实施例8
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在90 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60 ℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1975 μmol/g。
实施例9
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在120 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1857 μmol/g。
实施例10
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散20 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300 ℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1517 μmol/g。
实施例11
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散80 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1746 μmol/g。
实施例12
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散100 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60 ℃烘干箱中干燥10 h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为15℃/min，升温过程中在300 ℃保持温度1 h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1698 μmol/g。
实施例13
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为10℃/min，升温过程中在300℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1917 μmol/g。
实施例14
将10 g三聚氰胺加入到50 mL菲的甲醇溶液，常温下搅拌2 h，然后超声分散50 min，超声分散的功率控制在100 W，超声分散的温度控制在40℃。之后转移至60℃烘干箱中干燥10h，完全干燥后，置于马弗炉中煅烧，升温速率为20℃/min，升温过程中在300℃保持温度1h，在400℃保持温度1 h，在550℃保持温度4 h，其他操作同实施例1。所得光催化产氢量为1859 μmol/g。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法，其特征在于该光催化剂为二维横向聚合物异质结，由石墨相氮化碳和菲聚合物半导体在热处理下聚合共轭形成，具体步骤如下：
将菲溶解于甲醇中，得到菲的甲醇溶液，将菲的甲醇溶液与三聚氰胺粉末混合，超声分散，得到菲的甲醇溶液与三聚氰胺的混合物，然后将菲的甲醇溶液与三聚氰胺的混合物在烘干箱内烘干，得到混合粉末，将得到的混合粉末转移至坩埚中，用铝箔纸包好置于马弗炉，分别在300℃、400℃、550℃下煅烧，冷却至室温后，将得到的样品研磨成粉末，并用去离子水多次洗涤、离心、烘干后备用；其中：菲的甲醇溶液浓度为2 g/L，菲的甲醇溶液的体积与三聚氰胺质量之比为25 mL:10 g-100 mL:10 g。
2.根据权利要求1所述的一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法，其特征在于：三聚氰胺与菲的甲醇溶液混合，控制超声分散时间为20-100 min。
3.根据权利要求1所述的一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法，其特征在于：三聚氰胺与菲的甲醇溶液混合，控制超声分散的功率为30-120 W。
4.根据权利要求1所述的一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法，其特征在于：菲的甲醇溶液与三聚氰胺的混合物烘干温度为60℃，烘干时间为6-12h。
5.根据权利要求1所述的一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法，其特征在于：得到的混合粉末转移至坩埚中，用铝箔纸包好置于马弗炉，控制煅烧程序为：在300℃下煅烧1 h、400℃下煅烧1 h、550℃下煅烧2-4 h。
6.一种利用权利要求1所述制备方法得到的二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料在光催化产氢中的应用，其特征在于：在石英光催化反应器中加入80 mL去离子水和20 mL甲醇牺牲剂，然后加入100 mg制备的光催化剂（CN3），控制助催化剂铂的负载量为1%，通过抽真空将反应体系中的空气排除，在黑暗条件下搅拌吸附8 h，再打开300 W氙灯光源，通过气体收集器将产生的氢气导入气相色谱中进行测定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810413133.XA CN108620133B (zh) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | 一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810413133.XA CN108620133B (zh) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | 一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108620133A true CN108620133A (zh) | 2018-10-09 |
| CN108620133B CN108620133B (zh) | 2020-10-30 |
Family
ID=63695274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810413133.XA Active CN108620133B (zh) | 2018-05-03 | 2018-05-03 | 一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108620133B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111686806A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-22 | 黑龙江大学 | 一种聚[2-(3-噻吩基)乙醇]/石墨相氮化碳复合可见光催化剂的制备方法及应用 |
| CN115672397A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-02-03 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种有机包覆型的复合半导体材料及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104056648A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-24 | 同济大学 | 硫掺杂石墨相氮化碳可见光催化剂的制备方法及由该方法获得的产品 |
| CN105688969A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-06-22 | 厦门大学 | 一种光解水制氢催化剂的制备方法 |
| CN105789588A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-20 | 苏州思创源博电子科技有限公司 | 一种含c3n4复合材料的多层结构电池负极材料的制备方法 |
| CN107413378A (zh) * | 2016-05-23 | 2017-12-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种共聚合改性的石墨相氮化碳可见光催化剂的制备方法 |
-
2018
- 2018-05-03 CN CN201810413133.XA patent/CN108620133B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104056648A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-24 | 同济大学 | 硫掺杂石墨相氮化碳可见光催化剂的制备方法及由该方法获得的产品 |
| CN105688969A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-06-22 | 厦门大学 | 一种光解水制氢催化剂的制备方法 |
| CN105789588A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-20 | 苏州思创源博电子科技有限公司 | 一种含c3n4复合材料的多层结构电池负极材料的制备方法 |
| CN107413378A (zh) * | 2016-05-23 | 2017-12-01 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种共聚合改性的石墨相氮化碳可见光催化剂的制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111686806A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-22 | 黑龙江大学 | 一种聚[2-(3-噻吩基)乙醇]/石墨相氮化碳复合可见光催化剂的制备方法及应用 |
| CN111686806B (zh) * | 2020-05-29 | 2022-09-30 | 黑龙江大学 | 一种聚[2-(3-噻吩基)乙醇]/石墨相氮化碳复合可见光催化剂的制备方法及应用 |
| CN115672397A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-02-03 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种有机包覆型的复合半导体材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108620133B (zh) | 2020-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Black magnetic Cu-g-C3N4 nanosheets towards efficient photocatalytic H2 generation and CO2/benzene conversion | |
| Li et al. | Boosting photocatalytic hydrogen production coupled with benzyl alcohol oxidation over CdS/metal–organic framework composites | |
| Yang et al. | Graphdiyne (g-CnH2n-2) based Co3S4 anchoring and edge-covalently modification coupled with carbon-defects g-C3N4 for photocatalytic hydrogen production | |
| Wu et al. | NiAl‐LDH in‐situ derived Ni2P and ZnCdS nanoparticles ingeniously constructed S‐scheme heterojunction for photocatalytic hydrogen evolution | |
| Sui et al. | Dispersed conductive polymer nanoparticles on graphitic carbon nitride for enhanced solar-driven hydrogen evolution from pure water | |
| Ghane et al. | Combustion synthesis of g-C3N4/Fe2O3 nanocomposite for superior photoelectrochemical catalytic performance | |
| Liu et al. | Assembling UiO-66 into layered HTiNbO5 nanosheets for efficient photocatalytic CO2 reduction | |
| Li et al. | Atomic Interface Engineering of Single‐Atom Pt/TiO2‐Ti3C2 for Boosting Photocatalytic CO2 Reduction | |
| Zhang et al. | Theoretically guiding the construction of a novel Cu 2 O@ Cu 97 P 3@ Cu 3 P heterojunction with a 3D hierarchical structure for efficient photocatalytic hydrogen evolution | |
| CN109746018A (zh) | 一种金属磷化物修饰的磷掺杂的石墨相氮化碳光催化剂的制备方法 | |
| CN109364933A (zh) | 一种铜-铋/钒酸铋复合光催化剂的制备和应用 | |
| CN109999887B (zh) | 一种β-FeOOH/g-C3N4异质结光催化材料的制备方法 | |
| Zhou et al. | Boosting photocatalytic CO 2 reduction via Schottky junction with ZnCr layered double hydroxide nanoflakes aggregated on 2D Ti 3 C 2 T x cocatalyst | |
| Yuan et al. | The construction of lattice-matched CdS-Ag2S heterojunction photocatalysts: High-intensity built-in electric field effectively boosts bulk-charge separation efficiency | |
| CN106268902A (zh) | 一种g‑C3N4量子点、Ag量子点敏化BiVO4光催化剂的制备方法 | |
| Wang et al. | Constructing 0D/2D Z-Scheme Heterojunction of CdS/gC 3 N 4 with Enhanced Photocatalytic Activity for H 2 Evolution | |
| CN108620133A (zh) | 一种二维横向聚合物异质结可见光响应催化产氢材料的制备方法及其应用 | |
| Yuan et al. | CdS nanospheres hybridized with graphitic C3N4 for effective photocatalytic hydrogen generation under visible light irradiation | |
| Yan et al. | MoC quantum dots embedded in ultra-thin carbon film coupled with 3D porous g-C3N4 for enhanced visible-light-driven hydrogen evolution | |
| Liu et al. | In-situ construction of CdS@ ZIS Z-scheme heterojunction with core-shell structure: Defect engineering, enhance photocatalytic hydrogen evolution and inhibit photo-corrosion | |
| Sun et al. | Modulating charge transport behavior across the interface via g-C3N4 surface discrete modified BiOI and Bi2MoO6 for efficient photodegradation of glyphosate | |
| Xue et al. | Boosting photocatalytic hydrogen evolution of covalent organic frameworks by introducing 2D conductive metal–organic frameworks as noble metal-free co-catalysts | |
| Yuan et al. | Synergistically enhanced photothermal catalytic CO2 reduction by spatially separated oxygen and sulphur dual vacancy regulated redox half-reactions | |
| CN111054414A (zh) | 一种RhPx/g-C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Zhai et al. | Two‐dimensional composite (BiOCl/GO/MOF‐5) by ultrasonic‐assisted solvothermal synthesis with enhanced photocatalytic activity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |