CN115591568B - 一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂及制备方法和应用，所述方法先将块状g‑C3N4分散在去离子水中，之后依次煅烧、冷却和研磨，得到超薄片状g‑C3N4；之后将混合粉体和超薄片状g‑C3N4在去离子水中分散，混合粉体为一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、沉淀剂和氟化铵，在120‑200℃下水热处理，再将所得到的沉淀物研磨，得到前驱体；最后将前驱体和磷源在300‑600℃下进行磷化反应，得到鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂。W‑NiP2有利于吸引光生电子，使g‑C3N4导带上的电子转移到W‑NiP2上，抑制了g‑C3N4光生电子‑空穴对的复合，大大提升催化性能。
Description
技术领域
本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂及制备方法和应用。
背景技术
目前人类主要的能源还是一些化石能源，但是它的储量是一定的，存在枯竭的危险，最重要的是，这些化石能源燃烧后会造成对环境的污染。探索新能源并且将其加以应用是解决能源日艰枯竭和环境遭受污染的最直接有效的途径。其中，运用光催化技术，将太阳能转化为清洁的氢能是一种具有长远发展性的手段，而开发成本低廉的光催化剂是广大科技工作者的长期工作目标。
基于半导体的光催化具有巨大的潜力，通过光催化水分解和有机污染物降解解决能源和环境问题。在众多半导体材料中，石墨相氮化碳(g-C3N4)由于具有优良的光化学稳定性、成本低、无毒性和合适的能带位置已成为最具潜力的光催化剂之一。然而，原始材料的光催化活性很差，因为其固有的缺点，例如较低的比表面积光生电子/空穴分离效率差。
根据光催化机理，增加表面活性位点，提高光生电子的分离效率对在光催化中起着至关重要的作用。因此，如何提升g-C3N4的光催化活性，不断开发性能优异、成本低廉的光催化剂一直是需要解决的难题。添加助催化剂被认为是最有效的方法之一，贵金属由于其独特的电子结构和优异的金属性质，可以用来作为光催化助催化剂来大大提高光催化性能，但是由于其稀缺性而限制了贵金属助催化剂的应用。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂及制备方法和应用，该光催化剂由W-NiP2和g-C3N4合成而成，鱼鳞状的W-NiP2分布在g-C3N4超薄纳米片上，片与片之间错落堆叠有利于活性面的暴露，从而大大的促进该复合光催化剂的催化活性。同时，W-NiP2由于其独特的电子结构而具有更低的电负性，在催化过程中有利于吸引光生电子，使g-C3N4导带上的电子转移到助催化剂W-NiP2上，这在一定程度上抑制了g-C3N4光生电子-空穴对的复合，从而大大提升其催化性能。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
S1，将块状g-C3N4分散在去离子水中，之后依次煅烧、冷却和研磨，得到超薄片状g-C3N4；
S2，按(1-10):(0.5-8)的质量比，将混合粉体和超薄片状g-C3N4在去离子水中分散，混合粉体为一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、沉淀剂和氟化铵，一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、沉淀剂和氟化铵的比例为(0.1-5)mmol:(3-20)mmol:(1-6)mmol:(0.2-3)mmol:(1-5)g，之后在120-200℃下水热处理，再将所得到的沉淀物研磨，得到前驱体；
S3，以(0.5-6):(1-20)的质量比，将前驱体和磷源在300-600℃下进行磷化反应，得到鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂。
优选的，S1所述的块状g-C3N4按如下过程得到：
按(8-16):(8-16)的质量比，将尿素和三聚氰胺在400-700℃下保温2-6h，从室温升至所述温度，升温速度为2-15℃/min，之后冷却并研磨，得到块状g-C3N4。
进一步，S1按(5-10)g:10mL的比例，将块状g-C3N4分散在去离子水中，之后再煅烧。
进一步，S1将块状g-C3N4分散在去离子水中后，在300-600℃下煅烧0.2-3h，然后自然冷却。
优选的，S2所述的沉淀剂为N-乙酰基-D-半乳糖胺。
优选的，S2按(1-10):(0.5-8)g:60mL的比例，将混合粉体和超薄片状g-C3N4分散在去离子水中，之后超声40-120min，搅拌120-720min，最后在所述温度下进行水热处理。
优选的，S2所述的水热在120-200℃下进行12～36h。
优选的，S3中前驱体和磷源在氢/氩气氛中，从室温开始升温，升温速率为2-10℃/min，在所述温度下磷化反应2-5h。
一种由上述任意一项所述的鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法得到的鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂。
鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂在产氢中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，先利用水蒸气的挥发制备出超薄片状的有孔石墨相氮化碳，之后采用液相法，将一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、沉淀剂、氟化铵和超薄片状g-C3N4在去离子水中一步合成前驱体NiW/g-C3N4，再通过固相一步磷化反应，合成W-NiP2/g-C3N4复合光催化剂，整个过程避免引入了其他杂相原子，并且工艺简单、条件易控制，生产成本较低，易于产业化生产。本发明所提出的制备方法形成了的超薄的g-C3N4纳米片并且表面有孔，可以有效增加该复合光催化剂的活性位点数目，从而提高其产氢效率。制备出来的W-NiP2/g-C3N4复合光催化剂，呈现为鱼鳞状W-NiP2分布在g-C3N4超薄纳米片上，片与片之间错落堆叠有利于活性面的暴露，从而大大的促进该复合光催化剂的催化活性。
本发明的鱼鳞状W-NiP2/g-C3N4光催化剂，W-NiP2由于其独特的电子结构而具有更低的电负性，在催化过程中有利于吸引光生电子，使g-C3N4导带上的电子转移到助催化剂W-NiP2上。这在一定程度上抑制了g-C3N4光生电子-空穴对的复合，从而大大提升其催化性能。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的W-NiP2/g-C3N4的X射线衍射分析图，其中横坐标为2θ角，纵坐标为衍射峰强度。
图2为与本发明实施例2对应的对比例制备的W-NiP2在500nm下的扫描图。
图3为本发明实施例2制备的W-NiP2/g-C3N4在5μm下的扫描图。
图4为实施例2制备的W-NiP2/g-C3N4在可见光下4小时的产氢性能图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
1)g-C3N4可由马弗炉通过两步煅烧得到。首先，将8-16g尿素和8-16g三聚氰胺放入白色瓷舟中，并置于马弗炉中，设置煅烧温度为400-700℃，从室温升至400-700℃，保温时间2-6h，升温速度为2-15℃/min。煅烧后样品随炉自然冷却并置于研钵中研磨20-90min，可得到黄色粉体A，即块状的g-C3N4；
2)取5-10g的粉末A于烧杯中，再加入10mL去离子水，先超声30-120min，然后将所得到的混合液迅速倒入瓷舟，并置于管式炉中，设置煅烧温度为300-600℃，保温时间0.2-3h，升温速度为0.5-10℃/min。加少量的去离子水再进行煅烧，水的沸点较低，在煅烧过程中，水蒸气挥发可以有效地制备出超薄的有孔氮化碳，煅烧后样品随炉自然冷却并置于研钵中研磨30-90min，可得到淡黄色粉体B，即超薄片状的g-C3N4；
3)将一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、N-乙酰基-D-半乳糖胺和氟化铵以(0.1-5)mmol:(3-20)mmol:(1-6)mmol:(0.2-3)mmol:(1-5)g的配料比进行配料，再研磨10-40min，可得到混合粉体C；
4)将粉末B与C以(1-10)g:(0.5-8)g的质量比进行配料，再依次加入到60mL的去离子水中，先超声40-120min，再置于磁力搅拌器上搅拌120-720min，然后将混合液迅速倒入100mL的反应釜内衬中，将烘箱的工作温度设置为120-200℃，待烘箱内温度升至设定温度，再将反应釜放入烘箱内，保温12～36h，结束后自然冷却至室温后取出反应釜，将反应液离心、洗涤、干燥、研磨，洗涤具体为用去离子水和乙醇分别依次清洗3-5次，干燥温度为60-100℃，时间为6-36h，在沉淀剂N-乙酰基-D-半乳糖胺、形貌调节剂氟化铵、酸碱调节剂尿素的共同作用下，钨源和镍源反应产生镍钨氢氧化物沉淀，得到固体D，即NiW/g-C3N4前驱体，NiW为镍钨氢氧化物和氮化碳混合物的简写；
5)将粉体D和磷源(磷酸钠、磷钨酸或一水合次磷酸钠)以(0.5-6):(1-20)的质量比进行配料，然后将二者分别放入瓷舟中(磷源置于瓷舟的上游)，在氢/氩气氛下将管式炉以2-10℃/min的速率升至300-600℃，从室温升至300-600℃，保温2-5h，待产物自然冷却至室温后，取出研磨，在镍钨氢氧化物和氮化碳的混合物的基础上，在磷源气氛中镍钨氢氧化物与磷源发生磷化反应生成W-NiP2，即得到W-NiP2/g-C3N4光催化剂，W取代部分Ni，并且在煅烧作用下W-Ni2P与氮化碳结合得更好，得到更加稳定的复合催化剂。
6)采用LabSolar 6A全玻璃自动在线微量气体分析系统，对W-NiP2/g-C3N4进行光催化效果测试。具体测试过程包括，称取50mg的光催化剂和15mL的三乙醇胺，依次放入装有85mL去离子水的玻璃反应容器中，玻璃反应容器下方有磁力搅拌装置，可使光催化剂和三乙醇胺复合均匀，氙灯为光源，在可见光下光照4h。
实施例1：
本发明一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
1)g-C3N4可由马弗炉通过两步煅烧得到。首先，将16g尿素和8g三聚氰胺放入白色瓷舟中，并置于马弗炉中，设置煅烧温度为600℃，保温时间4h，升温速度为15℃/min。煅烧后样品随炉自然冷却并置于研钵中研磨80min，可得到黄色粉体A，即块状的g-C3N4；
2)将取10g的粉末A于烧杯中再加入10mL去离子水，先超声40min，然后将混合液迅速倒入瓷舟，并置于管式炉中，设置煅烧温度为500℃，保温时间1h，升温速度为10℃/min。煅烧后样品随炉自然冷却并置于研钵中研磨60min，可得到淡黄色粉体B，即超薄片状的g-C3N4；
3)将一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、N-乙酰基-D-半乳糖胺和氟化铵以1mmol:4mmol:2mmol:0.8mmol:3mmol的投料比进行配料，再研磨30min，可得到混合粉体C；
4)将粉末B与C以1g:4g的质量比进行配料，再依次加入到60mL的去离子水中，先超声60min，再置于磁力搅拌器上搅拌120min，然后将混合液迅速倒入100mL的反应釜内衬中，将烘箱的工作温度设置为140℃，待烘箱内温度升至设定温度，再将反应釜放入烘箱内，保温14h，结束后自然冷却至室温后取出反应釜，将反应液离心、洗涤、干燥、研磨，洗涤具体为用去离子水和乙醇分别依次清洗3次，干燥温度为60℃，时间为36h，得到固体D，即NiW/g-C3N4前驱体；
5)将粉体D和磷源(磷酸钠)以2:10的质量比进行配料，然后将二者分别放入瓷舟中(磷源置于瓷舟的上游)，在氢氩气氛下将管式炉以5℃/min的速率升至500℃，保温2h，待产物自然冷却至室温后，取出研磨，即得到W-NiP2/g-C3N4光催化剂。
6)采用LabSolar 6A全玻璃自动在线微量气体分析系统对W-NiP2/g-C3N4进行光催化效果测试。具体测试过程包括，称取50mg的光催化剂和15mL的三乙醇胺，依次放入装有85mL去离子水的玻璃反应容器中，氙灯为光源，在可见光下光照4h。
实施例2：
本发明一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
1)g-C3N4可由马弗炉通过两步煅烧得到。首先，将10g尿素和8g三聚氰胺放入白色瓷舟中，并置于马弗炉中，设置煅烧温度为550℃，保温时间4h，升温速度为10℃/min。煅烧后样品随炉自然冷却并置于研钵中研磨60min，可得到黄色粉体A，即块状的g-C3N4；
2)将取8g的粉末A于烧杯中再加入10mL去离子水，先超声30min，然后将混合液迅速倒入瓷舟，并置于管式炉中，设置煅烧温度为400℃，保温时间0.5h，升温速度为5℃/min。煅烧后样品随炉自然冷却并置于研钵中研磨30min，可得到淡黄色粉体B，即超薄片状的g-C3N4；
3)将一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、N-乙酰基-D-半乳糖胺和氟化铵以0.1mmol:5mmol:1mmol:0.5mmol:3mmol的质量比进行配料，再研磨30min，可得到混合粉体C；
4)将粉末B与C以2g:5g的质量比进行配料，再依次加入到60mL的去离子水中，先超声60min，再置于磁力搅拌器上搅拌120min，然后将混合液迅速倒入100mL的反应釜内衬中，将烘箱的工作温度设置为160℃，待烘箱内温度升至设定温度，再将反应釜放入烘箱内，保温14h，结束后自然冷却至室温后取出反应釜，将反应液离心、洗涤、干燥、研磨，洗涤具体为用去离子水和乙醇分别依次清洗5次，干燥温度为80℃，时间为12h，得到固体D，即NiW/g-C3N4前驱体；
5)将粉体D和磷源(磷钨酸)以2:5的质量比进行配料，然后将二者分别放入瓷舟中(磷源置于瓷舟的上游)，在氢氩气氛下将管式炉以5℃/min的速率升至400℃，保温2h，待产物自然冷却至室温后，取出研磨，即得到W-NiP2/g-C3N4光催化剂。
6)采用LabSolar 6A全玻璃自动在线微量气体分析系统对W-NiP2/g-C3N4进行光催化效果测试。具体测试过程包括，称取50mg的光催化剂和15mL的三乙醇胺，依次放入装有85mL去离子水的玻璃反应容器中，氙灯为光源，在可见光下光照4h。
如图1所示，在13°及27°处分别对应g-C3N4的(100)晶面和(002)晶面，且W-NiP2/g-C3N4还能准确对应NiP2 PDF#13-0213，表明成功制备了W-NiP2/g-C3N4光催化剂。
从图3所示，能明显看见，W-NiP2呈现出超薄的鱼鳞状有空纳米片结构，加入g-C3N4后W-NiP2分布在g-C3N4超薄纳米片上，并没有改变W-NiP2原来的鱼鳞状的纳米片结构。
如图4所示，左上角的g-C3N4对应左下角的柱子，可以明显看出实施例2制备的W-NiP2/g-C3N4在可见光下4小时的产氢性能明显高于纯相的氮化碳。
实施例3：
本发明一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
1)g-C3N4可由马弗炉通过两步煅烧得到。首先，将10g尿素和8g三聚氰胺放入白色瓷舟中，并置于马弗炉中，设置煅烧温度为550℃，保温时间4h，升温速度为10℃/min。煅烧后样品随炉自然冷却并置于研钵中研磨60min，可得到黄色粉体A，即块状的g-C3N4；
2)将取10g的粉末A于烧杯中再加入10mL去离子水，先超声40min，然后将混合物迅速倒入瓷舟，并置于管式炉中，设置煅烧温度为400℃，保温时间1h，升温速度为5℃/min。煅烧后样品随炉自然冷却并置于研钵中研磨60min，可得到淡黄色粉体B，即超薄片状的g-C3N4；
3)将一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、N-乙酰基-D-半乳糖胺和氟化铵以0.8mmol:6mmol:4mmol:0.6mmol:5mmol的质量比进行配料，再研磨20min，可得到混合粉体C；
4)将粉末B与C以2g:7g的质量比进行配料，再依次加入到60mL的去离子水中，先超声80min，再置于磁力搅拌器上搅拌120min，然后将混合液迅速倒入100mL的反应釜内衬中，将烘箱的工作温度设置为120℃，待烘箱内温度升至设定温度，再将反应釜放入烘箱内，保温36h，结束后自然冷却至室温后取出反应釜，将反应液离心、洗涤、干燥、研磨，洗涤具体为用去离子水和乙醇分别依次清洗4次，干燥温度为100℃，时间为10h，，得到固体D，即NiW/g-C3N4前驱体；
5)将粉体D和磷源(一水合次磷酸钠)以2:15的质量比进行配料，然后将二者分别放入瓷舟中(磷源置于瓷舟的上游)，在氢氩气氛下将管式炉以5℃/min的速率升至450℃，保温2h，待产物自然冷却至室温后，取出研磨，即得到W-NiP2/g-C3N4光催化剂。
6)采用LabSolar 6A全玻璃自动在线微量气体分析系统对W-NiP2/g-C3N4进行光催化效果测试。具体测试过程包括，称取50mg的光催化剂和15mL的三乙醇胺，依次放入装有85mL去离子水的玻璃反应容器中，氙灯为光源，在可见光下光照4h。
对比例：
本发明一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：
1)将一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、N-乙酰基-D-半乳糖胺和氟化铵以0.1mmol:5mmol:1mmol:0.5mmol:3mmol的质量比进行配料，再研磨30min，可得到混合粉体C；
2)将粉末C加入到60mL的去离子水中，先超声60min，再置于磁力搅拌器上搅拌120min，然后将混合液迅速倒入100mL的反应釜内衬中，将烘箱的工作温度设置为160℃，待烘箱内温度升至设定温度，再将反应釜放入烘箱内，保温14h，结束后自然冷却至室温后取出反应釜，将反应液离心、洗涤、干燥、研磨，洗涤具体为用去离子水和乙醇分别依次清洗5次，干燥温度为80℃，时间为12h，得到固体D，即NiW前驱体；
3)将粉体D和磷源(磷钨酸)以2:5的质量比进行配料，然后将二者分别放入瓷舟中(磷源置于瓷舟的上游)，在氢氩气氛下将管式炉以5℃/min的速率升至400℃，保温2h，待产物自然冷却至室温后，取出研磨，即得到W-NiP2光催化剂助催化剂。
从图2可以明显观察到，其是鱼鳞状的纳米片结构。
Claims (4)
1.一种鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，按(8-16):(8-16)的质量比，将尿素和三聚氰胺在400-700℃下保温2-6h，从室温升至所述温度，升温速度为2-15℃/min，之后冷却并研磨，得到块状g-C3N4，按(5-10)g:10mL的比例，将块状g-C3N4分散在去离子水中，之后依次在300-600℃下煅烧0.2-3h、自然冷却和研磨，得到超薄片状g-C3N4；
S2，按(1-10):(0.5-8)的质量比，将混合粉体和超薄片状g-C3N4在去离子水中分散，混合粉体为一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、N-乙酰基-D-半乳糖胺和氟化铵，一水合偏钨酸铵、尿素、六水合硝酸镍、N-乙酰基-D-半乳糖胺和氟化铵的比例为(0.1-5)mmol:(3-20)mmol:(1-6)mmol:(0.2-3)mmol:(1-5)g，之后在120-200℃下水热处理12-36h，再将所得到的沉淀物研磨，得到前驱体；
S3，以(0.5-6):(1-20)的质量比，将前驱体和磷酸钠、磷钨酸或一水合次磷酸钠在氢/氩气氛中，从室温开始升温，升温速率为2-10℃/min，在300-600℃下磷化反应2-5h，得到鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂。
2.根据权利要求1所述的鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法，其特征在于，S2按(1-10):(0.5-8)g:60mL的比例，将混合粉体和超薄片状g-C3N4分散在去离子水中，之后超声40-120min，搅拌120-720min，最后在所述温度下进行水热处理。
3.一种由权利要求1-2中任意一项所述的鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂的制备方法得到的鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂。
4.如权利要求3所述的鱼鳞状钨掺杂过磷化镍/石墨相氮化碳光催化剂在产氢中的应用。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN108525685A (zh) * | 2017-03-01 | 2018-09-14 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种单分散或负载型的含磷金属化合物作为催化剂的储氢材料水解释氢体系 |
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| CN109908942A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-21 | 北京工业大学 | 一种缺陷增强的钨掺杂氮化碳光催化剂的制备方法 |
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| CN115178288A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-10-14 | 陕西科技大学 | 一种Ni-Ni2P/g-C3N4光催化剂及其制备方法 |
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