本技术涉及一种S型异质结光催化剂及其制备技术与应用领域。该制备技术使用尿素作为原料,通过热缩聚法合成纯g-C3N4,进而构建S型异质结结构。该光催化剂展现出优异的光催化性能,可广泛应用于环境净化和能源转换等领域。
背景技术
半导体光催化剂是一类能通过光照激发产生电子和空穴,从而促进化学反应的材料。这些材料在环境治理、可再生能源和催化反应中展现了广泛的应用前景。目前,用于在可见光下活化过二硫酸盐(PDS)的半导体光催化剂通常具有对可见光的响应能力较低、光生载流子的重组速度较快以及化学稳定性较差等缺点。因此,设计新型高效的光催化剂是近年来的研究热点。
g-C3
N4
是一种新兴的无金属聚合物半导体,具有合适的能带结构、稳定的化学性质和环境友好等优点,在光催化领域具有很大的潜力,但是单纯的g-C3
N4
存在比表面积较低和光生电子-空穴对重组较快等缺点,导致其无法得到有效应用。此外,在众多双金属硫化物中,ZCS因其对可见光响应能力强、带隙可调而被认为是一种高效的光催化材料,但是ZCS易发生光腐蚀现象,导致光催化剂的化学稳定性较差。综上所述,鉴于g-C3
N4
具有高度均匀的氮配体,能够提供丰富的孤对电子来捕获ZCS中的Zn2+
和Cd2+
,从而获得高效稳定的异质结。
申请号为202210916275.4的中国专利公开了一种由Znx
Cd1-x
S/g-C3
N4
片片复合S型异质结光催化剂,及其制备方法以及其在光催化二氧化碳还原领域的应用。Znx
Cd1-x
S纳米片通过原位生长的方式负载于g-C3
N4
表面;通过改变Zn/Cd的比例,对Znx
Cd1-x
S的能带结构进行精准调控,成功的构建了片片复合的S型异质结构。超薄片状g-C3
N4
具备更负的导带电位以及更强的CO2
吸附能力,Znx
Cd1-x
S能够改善可见光范围内的光捕获能力。在集成g-C3
N4
和Znx
Cd1-x
S优点的基础之上,片片复合的结构能够有效缩短载流子的传输路径,提高光生电子-空穴的分离效率并实现高效的CO2
还原。但该发明的制备方法较为复杂,需要通过三步转化合成Znx
Cd1-x
S/g-C3
N4
异质结光催化剂,不利于精确控制光催化剂的形貌以及微观结构。因此,目前亟需研究出一种制备活性高、稳定性好的光催化剂的方法。
实现思路