CN114130411A - 一种V-Ni2P/g-C3N4光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种V‑Ni2P/g‑C3N4光催化剂及其制备方法和应用，所述V‑Ni2P/g‑C3N4光催化剂是V‑Ni2P和g‑C3N4的复合材料，其中V‑Ni2P具有纳米片形成的球状结构；所述V‑Ni2P和g‑C3N4的质量比为（0.01～0.2）：1。
Description
技术领域
本发明涉及一种V-Ni2P/g-C3N4光催化剂及其制备方法和应用，具体涉及采用液相和固相的方法来制备V-Ni2P/g-C3N4复合材料，属于光催化技术领域。
背景技术
氢气作为一种环保且高效的能源，在目前的能源研究领域占据着很重要的位置。利用光解水产氢更符合了可持续理念，同样，寻找环保且高效的催化剂一直以来是研究人员不断探索的目标。g-C3N4作为一种非贵金属催化剂，在光解水制氢技术方面的应用越来越广泛，而寻找性能优异的助催化剂依然激发着大批科研人员的兴趣。
迄今为止，利用助催化剂(过渡金属、贵金属、金属硫系化合物和金属磷化物)来改性g-C3N4，形成异质结的方法，是目前较有前景的方法。其中，金属磷化物与g-C3N4形成的异质结，因其性能优异且环保，引发了研究者们极大的兴趣。镍作为地球上资源丰富的金属，早已广泛用于生产和研究，Ni2P作为一种非贵金属催化剂，早已用于光催化产氢的研究中。专利1(中国公开号CN108940340A)虽然公开了一种g-C3N4-Ni2P复合材料的制备方法，但是其制备的复合材料中g-C3N4和Ni2P的质量比高达10:3，且其将Ni(OH)2与NaH2PO2混合煅烧容易引入杂质钠元素。
发明内容
为此，本发明提供了一种全新的V-Ni2P/g-C3N4光催化剂及其制备方法和应用。
一方面，本发明提供了一种V-Ni2P/g-C3N4光催化剂，所述V-Ni2P/g-C3N4光催化剂是V-Ni2P和g-C3N4的复合材料，其中V-Ni2P具有纳米片形成的球状结构；所述V-Ni2P和g-C3N4的质量比为(0.01～0.2)：1。
在本发明中，V-Ni2P/g-C3N4光催化剂由于V-Ni2P纳米球分散在g-C3N4中，V-Ni2P作为提升g-C3N4光催化产氢性能的助催化剂，黑色的V-Ni2P能够增强其对可见光的吸收能力，当g-C3N4吸收太阳光，其价带电子被激发到导带，同时得益于V-Ni2P优良的电子传输能力以及V对Ni2P电子结构的调控，有利于促进光生电子-空穴对的传输和分离，从而提高其光催化产氢性能。
较佳的，所述V-Ni2P中V为晶格掺杂，掺杂含量为20～66wt％。
另一方面，本发明提供了一种上述的V-Ni2P/g-C3N4光催化剂的制备方法，包括：
(1)将氯化镍和氯化钒溶于水后，采用酸溶液将pH值调至3～5，得到混合溶液A并装入两室反应釜中一室；
(2)将g-C3N4、尿素(其作用是调控溶液pH值)和氟化铵(其作用是调控V-Ni2P纳米球形貌)溶于水中，同时加入乙二醇(其作用是有利于镍化合物原位生长在g-C3N4上)得到混合溶液B并装入两室反应釜中另一室；
(3)将所述两室反应釜装入均相反应器中，先在50℃～100℃下保温15～30分钟后开启旋转使得混合溶液A和混合溶液B混合，再于80℃～200℃下保温6～24小时，最后经冷却、离心、洗涤和干燥，得到沉淀C；
(4)将次磷酸钠和沉淀C分别置于双温区管式气氛炉的左侧和右侧，将双温区管式气氛炉的左侧升温至280℃～320℃的同时将右侧升温度300℃～600℃，保温1～3小时后，得到所述V-Ni2P/g-C3N4光催化剂。
在本发明中，采用水热和固相烧结两种方法法来制备V-Ni2P/g-C3N4光催化材料。
较佳的，步骤(1)中，所述氯化镍和氯化钒的摩尔比为(1～6):(1～3)。
较佳的，所述酸溶液为盐酸溶液，优选为0.005～0.01mol/L的盐酸溶液。
较佳的，步骤(2)中，所述g-C3N4、尿素和氟化铵的质量比为(1～20):(1～8):(1～4)，所述g-C3N4和乙二醇的比为(1～10)g：(5～25)mL。
较佳的，步骤(3)中，所述氯化镍和g-C3N4的比为(0.001～0.07)mol：(1～3.5)g。
较佳的，步骤(4)中，所述沉淀C和次磷酸钠的质量比为(1～5)：(1～10)；所述升温的升温速度为2～10℃/分钟。
较佳的，将三聚氰胺在450℃～600℃下煅烧1～5小时，得到所述g-C3N4。优选地，所述煅烧的升温速度为2～10℃/分钟。
再一方面，本发明还提供了一种上述的V-Ni2P/g-C3N4光催化剂在光催化产氢中的应用。
有益效果：
本发明制备的V-Ni2P/g-C3N4复合材料，采用将磷源与镍源分开煅烧的方法则避免了引入其他杂质，条件易于控制，生产成本低，易于工业化生产；
本发明所提出的制备V-Ni2P/g-C3N4的方法形成了以V-Ni2P纳米片堆叠而成的花球，可以用于增强其对可见光的吸收，促进光生-电子空穴对的传输和分离，提高产氢效率；
本发明制备的V-Ni2P/g-C3N4复合材料具有光催化功能，能够在光照条件下经过30min后光解水产氢，测试结果表明其有高效的光解水产氢能力。
附图说明
图1为实施例1制备的V-Ni2P/g-C3N4光催化剂的X射线衍射分析图，其中横坐标为2θ角，纵坐标为吸收强度；
图2为实施例1制备的V-Ni2P/g-C3N4光催化剂在1μm下的扫描图；
图3为实施例1制备的V-Ni2P/g-C3N4光催化剂的产氢性能图，其中横坐标为样品数量，纵坐标为产氢量；
图4为纯相g-C3N4的X射线衍射分析图，其中横坐标为2θ角，纵坐标为吸收强度；
图5为对比例2制备的V-Ni2P在1μm下的扫描图；
图6为对比例3制备的Ni2P/g-C3N4的X射线衍射分析图，其中横坐标为2θ角，纵坐标为吸收强度；
图7为对比例3制备的Ni2P/g-C3N4在1μm下的扫描图；
图8为对比例3制备的Ni2P/g-C3N4产氢性能图，其中横坐标为样品数量，纵坐标为产氢量。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
在本公开中，V-Ni2P/g-C3N4光催化剂包含V-Ni2P和g-C3N4，其中V-Ni2P具有纳米片形成的球状结构，V的掺杂形式为晶格掺杂。V-Ni2P和g-C3N4的质量比可为(0.05～0.3)：1。其中，V-Ni2P作为电催化剂时，V的引入能够调控Ni2P电子结构并增加其催化活性位点，同时制造缺陷以增加其催化活性位点。而且，在V-Ni2P/g-C3N4光催化剂中，由于V-Ni2P具有优良的电子传输能力，V-Ni2P能够有效促进g-C3N4光生电子-空穴对的传输和分离，但V-Ni2P并不具有光催化产氢性能，光催化产氢活性位点由g-C3N4提供。
在本发明一实施方式中，V-Ni2P/g-C3N4光催化剂是通过水热和固相烧结的方法使V-Ni2P纳米花生长在g-C3N4基体上，形成纳米级光催化物相。该制备工艺简单，且所得产物具有高效的光催化产氢能。
以下示例性地说明V-Ni2P/g-C3N4光催化剂的制备方法。
g-C3N4基体的制备。例如，g-C3N4可由马弗炉煅烧得到。首先，将10g-15g三聚氰胺放入瓷舟中，煅烧温度为450℃～600℃，保温时间1h～5h，升温速度为2-10℃/min，得到块状g-C3N4。然后取出样品并研磨30min～60min，取1g～5g块状g-C3N4，加入100～200mLmL乙醇并超声5h～10h，然后用去离子水离心洗涤三遍，60℃～80℃干燥6h～12h，取出研磨备用。
将氯化镍和氯化钒溶于水中，采用酸溶液将pH值调至3～5，得到混合溶液A。其中，氯化镍(六水合氯化镍)和氯化钒按照如下摩尔比进行配料，六水合氯化镍:氯化钒＝(1～6):(1～3)。氯化镍和氯化钒也可先制备成不同浓度的溶液再作为镍源和钒源使用，例如，0.1mol/L～0.5mol/L六水合氯化镍溶液和0.01mol/L～0.2mol/L氯化钒溶液。所用酸溶液可为0.005mol/L～0.01mol/L的盐酸溶液。作为一个示例，在50mL烧杯中加入5～20mL的0.1mol/L～0.5mol/L六水合氯化镍溶液和5～20mL的0.01mol/L～0.2mol/L氯化钒溶液，然后加入0.005mol/L～0.01mol/L的盐酸溶液将pH值调至3～5，磁力搅拌30min～80min，得到混合溶液A。
将g-C3N4、尿素和氟化铵溶于水中，并加入乙二醇得到混合溶液B。其中，g-C3N4:尿素:氟化铵质量比＝(1-20):(1-8):(1-4)，g-C3N4:乙二醇的比＝(1～10)g：(5～25)mL。作为一个示例，在100mL烧杯中加入10mL～80mL去离子水和5mL～15mL乙二醇，然后加入g-C3N4、尿素、氟化铵配料，g-C3N4、尿素、氟化铵的质量及可分别为(1～5)g、(0.5～2)g、(0.1～0.6)g，磁力搅拌30min～80min，得到混合液B。
将溶液溶液A倒入两室水热釜中一侧。最后将混合溶液B倒入两室水热釜中另一侧。其中，混合溶液A中氯化镍和混合溶液B中g-C3N4的比可为(0.001～0.07)mol：(1～5)g。
将两室水热釜装入均相反应器，开启反应器后将温度升至50℃～100℃，保温时间15min～30min。此时混合溶液A和混合溶液B仍未混合，先在50℃～100℃下预反应的目的在于使氯化镍和氯化钒充分溶解形成离子形态。
将两室水热釜的水热温度升至80℃～200℃并开启旋转，使得混合溶液A和混合溶液B混合，继续保温时间6h～24h，得到沉淀C，降温后取出反应釜冷却。将冷却好的反应溶液取出离心，并用去离子水和乙醇分别洗涤三遍，得到沉淀C，再放入真空干燥箱中干燥10h～24h。在水热过程中，V-Ni2P的前驱体生长于g-C3N4基体上或被g-C3N4包裹，与g-C3N4结合紧密，经过磷化形成V-Ni2P/g-C3N4复合物，与g-C3N4紧密结合的V-Ni2P有利于光生电子-空穴对的传输与分离，从而促进光催化性能。
将沉淀C进行研磨，得到粉末D，控制研磨时间为30min～80min。将粉末D与次磷酸钠以如下质量比进行配料，粉末：次磷酸钠＝(1～5)：(1～10)。将装有次磷酸钠的瓷舟置于双温区管式气氛炉的左侧。装有粉末D的瓷舟置于双温区管式气氛炉的右侧。最后将双温区管式炉抽至真空，并通入氩气，如此反复操作三次，直至将管式炉中氧气全部排出。
将左侧管式炉以2～10℃/min的升温速度升至280℃～320℃。同时，将右侧管式炉以2-10℃/min的升温速度升至300℃～600℃。其中，分开煅烧避免了与次磷酸钠混合煅烧后引入的钠元素杂质，同时能够保证管式炉内有充分的磷源。最后共同保温1h～3h，即得V-Ni2P/g-C3N4光催化剂。待产物冷却后，取出研磨30min～60min。
采用LabSolar 6A型号设备对V-Ni2P/g-C3N4进行光催化效果测试。具体测试过程包括称取10mg～50mg光催化剂和5mL～20mL三乙醇胺，放入装有50mL～100mL去离子水的玻璃反应容器中，光照2h～6h。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
(1)首先，将15g三聚氰胺放入瓷舟中，煅烧温度为550℃，保温时间4h，升温速度为2℃/min，得到块状g-C3N4，取出样品并研磨60min。取1g块状g-C3N4，加入100mL乙醇并超声6h，然后用去离子水离心洗涤三遍，60℃干燥10h，取出研磨备用；
(2)在50mL烧杯中加入10mL的0.2mol/L六水合氯化镍溶液和10mL的0.04mol/L氯化钒溶液，六水合氯化镍和氯化钒按照如下摩尔比进行配料，六水合氯化镍:氯化钒＝5:1。然后加入0.005mol/L的盐酸溶液将pH值调至4，磁力搅拌15min，得到混合溶液A。然后将混合溶液A倒入两室水热釜中一侧；
(3)在100mL烧杯中加入20mL去离子水和10mL乙二醇，然后加入g-C3N4、尿素、氟化铵配料，按照如下质量比进行配料，g-C3N4:尿素:氟化铵＝2.5g：0.8g：0.2g，磁力搅拌30min，得到混合溶液B。最后将混合溶液B倒入两室水热釜中另一侧；
(4)将两室水热釜装入均相反应器，开启反应器后将温度升至50℃，保温时间15min。然后将温度升至120℃，并开启旋转，保温时间12h，降温后取出反应釜冷却；
(5)将冷却好的溶液取出离心，并用去离子水和乙醇分别洗涤三遍，再放入真空干燥箱中干燥12h，得到沉淀C；
(6)取出干燥好的沉淀C并研磨30min，得到粉末D。将粉末D与次磷酸钠以如下质量比进行配料。粉末D：次磷酸钠＝1：5，将装有次磷酸钠的瓷舟置于双温区管式气氛炉左侧，装有样品粉末的瓷舟置于右侧，然后将管式炉抽至真空，并通入氩气，如此反复操作三次，直至将管式炉中氧气全部排出；
(7)将左侧管式炉以10℃/min的升温速度升至300℃，同时将右侧管式炉以10℃/min的升温速度升至500℃，保温2h；
(8)产物冷却后，取出研磨30min，即得V-Ni2P/g-C3N4光催化剂。所得光催化剂中V-Ni2P和g-C3N4的质量比为0.08：1。V-Ni2P中V是晶格掺杂，掺杂含量为20wt％。
图1为本实施例1制备的V-Ni2P/g-C3N4的X射线衍射分析图，其中横坐标为2θ角，纵坐标为吸收强度。在13°及27°处分别对应g-C3N4的(100)晶面和(002)晶面，且V-Ni2P/g-C3N4能准确对应Ni2P PDF#03-0953，表明成功制备V-Ni2P/g-C3N4光催化剂。
图2为本实施例1制备的V-Ni2P/g-C3N4在1μm下的扫描图。其中，能够明显看出V-Ni2P纳米片组成的花球，不规则的块状结构则为g-C3N4无定形的态。
图3为本实施例1制备的V-Ni2P/g-C3N4产氢性能图，其中横坐标为样品数量，纵坐标为产氢量。其中，纯相g-C3N4产氢性能为0.21μmol，而纯相V-Ni2P则并未检测到氢气产生(trace)，但成功复合的V-Ni2P/g-C3N4产氢性能为25.18μmol，产氢性能具有显著的提高。
实施例2
(1)首先，将10g三聚氰胺放入瓷舟中，煅烧温度为550℃，保温时间3h，升温速度为5℃/min，得到块状g-C3N4。取出样品并研磨60min，取2g块状g-C3N4，加入200mLmL乙醇并超声10h，然后用去离子水离心洗涤三遍，80℃干燥12h，取出研磨备用；
(2)在50mL烧杯中加入5mL的0.4mol/L六水合氯化镍溶液和15mL的0.034mol/L氯化钒溶液，六水合氯化镍和氯化钒按照如下摩尔比进行配料，六水合氯化镍:氯化钒＝4:1，然后加入0.008mol/L的盐酸溶液将pH值调至5，磁力搅拌20min，得到混合溶液A。然后将混合溶液A倒入两室水热釜中一侧；
(3)在100mL烧杯中加入30mL去离子水和20mL乙二醇，然后加入g-C3N4，尿素，氟化铵配料，按照如下质量比进行配料，g-C3N4:尿素:氟化铵＝2g：0.5g：0.1g，磁力搅拌30min，得到混合溶液B。然后将混合溶液B倒入两室水热釜中另一侧，最后往水热釜中通入氮气用以排出空气；
(4)将两室水热釜装入均相反应器，开启反应器后将温度升至60℃，保温时间20min，然后再将温度升至140℃，并开启旋转，保温时间6h，降温后取出反应釜冷却；
(5)将冷却好的溶液取出离心，并用去离子水和乙醇分别洗涤三遍，再放入真空干燥箱中干燥12h，得到的沉淀C；
(6)取出干燥好的沉淀C并研磨30min，得到粉末D。将粉末D与次磷酸钠以如下质量比进行配料。粉末D：次磷酸钠＝1：6，将装有次磷酸钠的瓷舟置于双温区管式气氛炉左侧，装有样品粉末的瓷舟置于右侧，然后将管式炉抽至真空，并通入氩气，如此反复操作三次，直至将管式炉中氧气全部排出；
(7)将左侧管式炉以5℃/min的升温速度升至300℃，同时将右侧管式炉以5℃/min的升温速度升至450℃，保温2h；
(8)产物冷却后，取出研磨30min，即得V-Ni2P/g-C3N4光催化剂。所得光催化剂中V-Ni2P和g-C3N4的质量比为0.1：1。V-Ni2P中V是晶格掺杂，掺杂含量为25wt％。
实施例3
(1)首先，将13g三聚氰胺放入瓷舟中，煅烧温度为600℃，保温时间2h，升温速度为5℃/min，得到块状g-C3N4，取出样品并研磨60min，取2g块状g-C3N4，加入200mLmL乙醇并超声10h，然后用去离子水离心洗涤三遍，80℃干燥12h，取出研磨备用；
(2)在50mL烧杯中加入15mL的0.134mol/L六水合氯化镍和5mL的0.134mol/L氯化钒，六水合氯化镍和氯化钒按照如下摩尔比进行配料，六水合氯化镍:氯化钒＝3:1，然后加入0.008mol/L的盐酸溶液将pH值调至4.5，磁力搅拌25min，得到混合溶液A。然后将混合溶液A倒入两室水热釜中一侧；
(3)在100mL烧杯中加入15mL去离子水和15mL乙二醇，然后加入g-C3N4，尿素，氟化铵等配料，按照如下质量比进行配料，g-C3N4:尿素:氟化铵＝1.6g：0.6g：0.15g，磁力搅拌30min，得到混合溶液B。然后将混合溶液B倒入两室水热釜中另一侧，最后往水热釜中通入氮气用以排出空气；
(4)将两室水热釜装入均相反应器，开启反应器后将温度升至60℃，保温时间15min，然后再将温度升至120℃，并开启旋转，保温时间8h，降温后取出反应釜冷却；
(5)将冷却好的溶液取出离心，并用去离子水和乙醇分别洗涤三遍，再放入真空干燥箱中干燥14h，得到沉淀C；
(6)取出沉淀C并研磨30min，得到粉末D。将粉D末与次磷酸钠以如下质量比进行配料。粉末：次磷酸钠＝1：8，将装有次磷酸钠的瓷舟置于双温区管式气氛炉左侧，装有样品粉末的瓷舟置于右侧，然后将管式炉抽至真空，并通入氩气，如此反复操作三次，直至将管式炉中氧气全部排出；
(7)将左侧管式炉以10℃/min的升温速度升至290℃，同时将右侧管式炉以10℃/min的升温速度升至400℃，保温2h；
(8)产物冷却后，取出研磨30min，即得V-Ni2P/g-C3N4光催化剂。所得光催化剂中V-Ni2P和g-C3N4的质量比为0.15：1。V-Ni2P中V是晶格掺杂，掺杂含量为33wt％。
对比例1
将13g三聚氰胺放入瓷舟中，煅烧温度为600℃，保温时间2h，升温速度为5℃/min，得到块状g-C3N4，取出样品并研磨60min。取2g块状g-C3N4，加入200mLmL乙醇并超声10h，然后用去离子水离心洗涤三遍，80℃干燥12h，取出研磨备用。图4为纯相g-C3N4的X射线衍射分析图，其中横坐标为2θ角，纵坐标为吸收强度。在13°及27°处分别对应g-C3N4的(100)晶面和(002)晶面，表明成功制备出g-C3N4。
对比例2
(1)在50mL烧杯中加入25mL的0.08mol/L六水合氯化镍溶液和5mL的0.08mol/L氯化钒溶液，六水合氯化镍和氯化钒按照如下摩尔比进行配料，六水合氯化镍:氯化钒＝5:1。然后加入1mL二甲基甲酰胺，最后加入0.005mol/L的盐酸溶液将pH值调至4，磁力搅拌15min，得到混合溶液A。然后将混合溶液A倒入两室水热釜中一侧；
(2)在50mL烧杯中加入30mL去离子水，然后加入尿素、氟化铵配料，按照如下质量比进行配料，尿素:氟化铵＝1.25g：0.36g，磁力搅拌30min，得到混合溶液B。最后将混合溶液B倒入两室水热釜中另一侧；
(3)将两室水热釜装入均相反应器，开启反应器后将温度升至50℃，保温时间15min。然后将温度升至120℃，并开启旋转，保温时间12h，降温后取出反应釜冷却；
(4)将冷却好的溶液取出离心，并用去离子水和乙醇分别洗涤三遍，再放入真空干燥箱中干燥12h，得到沉淀C；
(5)取出干燥好的沉淀C并研磨30min，得到粉末D。将粉末D与次磷酸钠以如下质量比进行配料。粉末D：次磷酸钠＝1：5，将装有次磷酸钠的瓷舟置于双温区管式气氛炉左侧，装有样品粉末的瓷舟置于右侧，然后将管式炉抽至真空，并通入氩气，如此反复操作三次，直至将管式炉中氧气全部排出；
(6)将左侧管式炉以10℃/min的升温速度升至300℃，同时将右侧管式炉以10℃/min的升温速度升至500℃，保温2h；
(7)产物冷却后，取出研磨30min，即得V-Ni2P/g-C3N4光催化剂。图5为本对比例2制备的V-Ni2P在1μm下的扫描图。其中，能够明显看出V-Ni2P纳米片组成的花球。
对比例3
(1)首先，将15g三聚氰胺放入瓷舟中，煅烧温度为550℃，保温时间4h，升温速度为2℃/min，得到块状g-C3N4，取出样品并研磨60min。取1g块状g-C3N4，加入100mL乙醇并超声6h，然后用去离子水离心洗涤三遍，60℃干燥10h，取出研磨备用；
(2)将0.29g六水合硝酸镍及0.1g尿素加入装有40mL去离子水和20mL乙二醇的水热釜中，然后加入1.6g g-C3N4粉末，搅拌30min形成均匀溶液；
(3)将水热釜装入烘箱，开启烘箱后将温度升至120℃，保温时间10h，降温后取出反应釜冷却；
(4)将冷却好的溶液取出离心，并用去离子水和乙醇分别洗涤三遍，再放入真空干燥箱中干燥12h，得到沉淀E；
(5)取出干燥好的沉淀E并研磨，得到粉末F，将粉末F与次磷酸钠置于一个瓷舟且按如下质量比进行配料。粉末F：次磷酸钠＝1：5，次磷酸钠置于瓷舟上游，粉末F置于瓷舟下游，将瓷舟放入管式炉，然后抽至真空、通入氩气，如此反复操作三次，直至将管式炉中氧气全部排出；
(6)将管式炉以10℃/min的升温速度升至500℃，保温2h；
(7)产物冷却后，取出研磨30min，即得Ni2P/g-C3N4光催化剂。
图6为本对比例3制备的Ni2P/g-C3N4的X射线衍射分析图，其中横坐标为2θ角，纵坐标为吸收强度。在13°及27°处分别对应g-C3N4的(100)晶面和(002)晶面，Ni2P/g-C3N4中Ni2P对应PDF#03-0953，表明成功制备Ni2P/g-C3N4光催化剂。
图7为本对比例3制备的Ni2P/g-C3N4在1μm下的扫描图。其中，能够明显看出Ni2P纳米片生长于块状g-C3N4上。
图8为本对比例3制备的Ni2P/g-C3N4产氢性能图，其中横坐标为样品数量，纵坐标为产氢量。其中，纯相g-C3N4产氢性能为0.21μmol，而纯相Ni2P则并未检测到氢气产生，复合的Ni2P/g-C3N4产氢性能为13.06μmol。
Claims (10)
1.一种V-Ni2P/g-C3N4光催化剂，其特征在于，所述V-Ni2P/g-C3N4光催化剂是V-Ni2P和g-C3N4的复合材料，其中V-Ni2P具有纳米片形成的球状结构；所述V-Ni2P和g-C3N4的质量比为（0.01～0.2）：1。
2.根据权利要求1所述的V-Ni2P/g-C3N4光催化剂，其特征在于，所述V-Ni2P中V是晶格掺杂，掺杂含量为20～66wt%。
3.一种权利要求1或2所述的V-Ni2P/g-C3N4光催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
（1）将氯化镍和氯化钒溶于水中，采用酸溶液将pH值调至3～5，得到混合溶液A并装入两室反应釜中一室；
（2）将g-C3N4、尿素和氟化铵溶于水中，加入乙二醇（其作用是促进镍化合物生长于g-C3N4上），得到混合溶液B并装入两室反应釜中另一室；
（3）将所述两室反应釜装入均相反应器中，先在50℃～100℃下保温15～30分钟后开启旋转使得混合溶液A和混合溶液B混合，再于80℃～200℃下保温6～24小时，最后经冷却、离心、洗涤和干燥，得到沉淀C；
（4）将次磷酸钠和沉淀C分别置于双温区管式气氛炉的左侧和右侧，将双温区管式气氛炉的左侧升温至280℃～320℃的同时将右侧升温度300℃～600℃，保温1～3小时后，得到所述V-Ni2P/g-C3N4光催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述氯化镍和氯化钒的摩尔比为(1～6):(1～3)。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液为盐酸溶液，优选为0.005～0.01mol/L的盐酸溶液。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述g-C3N4、尿素和氟化铵的质量比为（1～20）:（1～8）:（1～4）。
7.根据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述氯化镍和g-C3N4的比为（0.001～0.07）mol：（1～5）g。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述沉淀C和次磷酸钠的质量比为（1～5）：（1～10）；所述升温的升温速度为2～10℃/分钟。
9.根据权利要求3-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，将三聚氰胺在450℃～600℃下煅烧1～5小时，得到所述g-C3N4。
10.一种权利要求1或2所述的V-Ni2P/g-C3N4光催化剂在光催化产氢中的应用。
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