本發(fā)明屬于鈣鈦礦/有機(jī)聚合物復(fù)合光催化劑領(lǐng)域，具體涉及制備鈦酸鈷(CoTiO3)與氮化碳(g-C3N4)復(fù)合光催化劑，并將其應(yīng)用到光解水制氫中。

背景技術(shù)：
隨著礦物燃料的過(guò)度使用，環(huán)境污染問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，為了改善這一狀況，開(kāi)發(fā)清潔能源刻不容緩。利用太陽(yáng)光激發(fā)光催化劑分解水產(chǎn)生氫氣是開(kāi)發(fā)氫能源的重要途徑之一，因而開(kāi)發(fā)新型光催化劑來(lái)提高光解水制氫性能備受人們關(guān)注。近幾年來(lái)，光催化領(lǐng)域的研究獲得了重大的進(jìn)展，光解水產(chǎn)氫更是目前研究的熱點(diǎn)之一。光催化原理主要是由可響應(yīng)光激發(fā)光催化劑，使光催化劑價(jià)帶上的電子遷移到導(dǎo)帶上后與外界物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)，而價(jià)帶上的空穴可以氧化外界物質(zhì)。其中光解水產(chǎn)氫，主要是利用光催化劑導(dǎo)帶上的光生電子來(lái)還原氫離子，從而產(chǎn)生氫氣。過(guò)程中為了抑制光生空穴與光生電子的復(fù)合以及水分解逆反應(yīng)的發(fā)生，需要加入一定量的犧牲劑與光生空穴反應(yīng)。另一方面，為了更好的聚集光生電子，常會(huì)在光催化劑上負(fù)載金屬，最常用的就是光沉積金屬鉑。2009年伊始，Wang等(XinchenWang，MarkusAntonietti，etal，Naturematerials，2009,8,76-80)將氮化碳利用到光解水制氫領(lǐng)域中，并取得了巨大進(jìn)展，這大大促進(jìn)了光解水制氫領(lǐng)域的發(fā)展。常用的氮化碳是以三聚氰胺，雙氰胺，氨腈，尿素等作為前驅(qū)體熱解縮聚得到的(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,9240-9245)，其禁帶寬度在2.7eV左右，可吸收太陽(yáng)光中的可見(jiàn)光。但同時(shí)由于其禁帶寬度窄，使得在光照下，其光生電子與光生空穴易復(fù)合，嚴(yán)重制約了光催化效率。如何有效分離氮化碳的光生電子與光生空穴成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵。為了解決這個(gè)問(wèn)題，不同課題組研究了不同方法，例如控制孔隙結(jié)構(gòu)，在氮化碳上負(fù)載金屬元素，摻雜無(wú)機(jī)物半導(dǎo)體等等。但利用鈣鈦礦材料復(fù)合氮化碳的研究相對(duì)較少，其在光催化性能上還有很大提升空間。2009年，Li等(J.Phys.Chem.C.2009,113,14829-14833)利用氮摻雜的NaNbO3與氮化碳復(fù)合，提高了對(duì)羅丹明B等污染物的光降解效率。Shi等(ACSCatal.2014,4,3637-3643)制備出NaNbO3納米線與氮化碳復(fù)合物，兩者以異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)合，其還原CO2的能力是純氮化碳的八倍多。SantoshKuma等(DaltonTrans.,2014,43,16105–16114)將N-SrTiO3包裹在氮化碳里面，提高了可見(jiàn)光照射下對(duì)羅丹明B的降解效率。Xian等(JournalofAlloysandCompounds.2015,622,1098-1104)用BaTiO3復(fù)合氮化碳，在模擬太陽(yáng)光下對(duì)甲基橙的降解效率有所提高。由以上可知，至今為止，將鈣鈦礦材料與氮化碳復(fù)合得到的光催化劑多用于降解，而在光解水制氫中的應(yīng)用較為少見(jiàn)。鈣鈦礦材料目前在光催化領(lǐng)域正處于研究初期，單獨(dú)的鈣鈦礦材料在光催化性能上還有待提高。鈦酸鈷(CoTiO3)屬于一種典型的ABO3鈣鈦礦型材料，廣泛應(yīng)用于涂料，催化劑，高介電材料等中，而在光催化領(lǐng)域的研究應(yīng)用很少。鈦酸鈷禁帶寬度大約為2.25eV，在可見(jiàn)光區(qū)也有較高吸光度，其導(dǎo)帶位置預(yù)示著它不具備有光解水制氫的性能。2014年Qu等(ChemCatChem.2014,6,265-270)利用溶膠凝膠法制備得到的鈦酸鈷納米棒，證明其具有光解水產(chǎn)氧的性能。通過(guò)能帶位置的對(duì)比并查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)期刊文獻(xiàn)以及專利資料發(fā)現(xiàn)將兩種窄帶寬半導(dǎo)體復(fù)合，有可能促使兩物質(zhì)的電子-空穴在其界面處發(fā)生傳輸。鈦酸鈷雖然已被證實(shí)在紫外光和可見(jiàn)光下都表現(xiàn)出了優(yōu)越的光學(xué)性能，但卻始終沒(méi)有被合理有效地引入到光催化應(yīng)用領(lǐng)域中，與氮化碳的復(fù)合及在光解水制氫的應(yīng)用中也成了一個(gè)空缺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于光解水的鈣鈦礦/有機(jī)聚合物復(fù)合光催化劑及其制備方法，并將其應(yīng)用在光解水制氫技術(shù)中。本發(fā)明所提供的一種鈣鈦礦材料/有機(jī)聚合物復(fù)合光催化劑，其特征在于，鈣鈦礦材料為鈦酸鈷(CoTiO3)，有機(jī)聚合物為氮化碳(g-C3N4)，氮化碳呈卷片狀分散于鈦酸鈷表面上。在鈦酸鈷表面與氮化碳之間形成接觸面。本發(fā)明所提供的鈦酸鈷可為多種結(jié)構(gòu)，包括納米棒狀，球狀，片狀等。本發(fā)明所提供的鈣鈦礦材料/有機(jī)聚合物復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：將鈦酸鈷與氮化碳的前驅(qū)體按質(zhì)量比為(0.01～1)：10充分研磨混合，研磨時(shí)間為10～120min，而后將混合物置于半密封反應(yīng)器中，于500～600℃條件下焙燒2～4小時(shí)，經(jīng)洗滌，一定溫度下真空干燥，研磨，即得到鈦酸鈷/氮化碳復(fù)合光催化劑。本發(fā)明所提供的氮化碳前驅(qū)體選自尿素、三聚氰胺，雙氰胺，氨腈等材料。本發(fā)明的半密封反應(yīng)器指的是蓋上蓋子的反應(yīng)器，反應(yīng)過(guò)程中其內(nèi)部不直接暴露接觸空氣，而是通過(guò)細(xì)小的縫隙與空氣接觸，半密封反...