【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化材料领域，具体涉及一种氮化碳负载金属双原子光催化材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、城市化和工业化进程的加速，伴随着人口增长和消费水平的提升，导致了全球范围内的二氧化碳排放量不断增加。作为温室气体之一，二氧化碳的过量积累引发了一系列环境问题，如全球变暖、极端气候变化、极地冰川融化、海平面上升以及海洋酸化等。这些问题不仅对生态系统造成了毁灭性影响，也威胁着人类的生存与发展。为了应对这一挑战，科学界和工程界在积极寻求有效的二氧化碳减排与无害化处理方案，同时也在研究光催化产氢和有机物氧化的相关技术。近年来，光催化技术的应用逐渐受到重视，特别是在捕获与转化二氧化碳为高附加值化学品和能源的过程中。光催化反应利用可再生的太阳能，不仅具备可持续性，还能够实现能源的高效转化与储存。此外，通过光催化反应生成的氢气作为清洁能源，能够显著减少对化石燃料的依赖，从而缓解资源枯竭及环境污染的双重压力。
2、在各种光催化材料中，石墨氮化碳(g-c3n4)作为半导体因其具有最佳带隙(2.7ev)，可有效利用可见光(λ<470nm)，同时具有出色的热稳定性和化学稳定性、环保性和成本效益从而成为极具潜力的光催化材料。然而，由于c3n4存在光生电子-空穴对的重组率高、电荷转移较慢和对可见光的吸收利用不足等缺陷，严重限制了其的进一步应用。在解决这些问题的过程中，科研人员们正积极探索改进g-c3n4催化性能的方法。其中一种有效策略是引入双原子催化剂。然而现有c3n4负载的双原子催化剂普遍存在制备过程复杂，且光催化效率不高的问题
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有金属双原子光催化剂制备过程复杂，且光催化效率不高的技术问题，而提供了一种氮化碳负载金属双原子光催化材料及其制备方法和应用。
2、本专利技术的目的之一在于提供一种氮化碳负载金属双原子光催化材料的制备方法，所述方法按以下步骤进行：
3、s1：将氮源和磷源溶于去离子水，随后恒温水浴下保持，得到混合溶液，接着转入高压水热釜中水热反应，反应结束后将沉淀物洗涤、烘干，得到前驱体；
4、s2：将前驱体溶于醇的混合溶剂，然后恒温回流一定时间，回流后将沉淀物烘干，得到预产物；
5、s3：向预产物中加入可以形成共轭体系的金属化合物溶液，超声处理后于恒温水浴锅中加热，边加热边搅拌，至变成粘稠状沉淀后停止，烘干、研磨、煅烧，得到氮化碳负载金属双原子光催化材料。
6、进一步限定，s1中氮源为三聚氰胺、双氰胺或氰尿酸，磷源为磷酸或固体亚磷酸。
7、进一步限定，s1中氮源、磷源与去离子水的比例为1g：1.2g：(60-100)ml。
8、进一步限定，s1中恒温水浴温度为60-90℃，保持0.5-2h。
9、进一步限定，s1中水热反应温度为150-200℃，时间为8-12h。
10、进一步限定，s1中烘干的温度为45-65℃，时间为8-12h。
11、进一步限定，s2中醇的混合溶剂选自醇类有机溶剂中的两种或两种以上。
12、更进一步限定，醇类有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和丙三醇。
13、进一步限定，s2中前驱体与醇的混合溶剂的比例为(0.4-0.8)g：(10-30)ml。
14、进一步限定，s2中回流的温度为60-90℃，时间为2-6h。
15、进一步限定，s2中烘干的温度为45-65℃，时间为6-10h。
16、进一步限定，s3中金属化合物选自叶绿素铜钠盐、叶绿素铁钠盐、酞菁铜或酞菁铁。
17、进一步限定，s3中金属化合物溶液的浓度为0.2-0.8g/l，金属化合物溶液与预产物的比例为10ml：(0.6-1.2)g。
18、进一步限定，s3中水浴温度为60-90℃，时间为2-4h，搅拌速度为500-1000rpm。
19、进一步限定，s3中烘干的温度为40-60℃，时间为2-5h。
20、进一步限定，s3中煅烧的升温速率为1-5℃/min，升温至300-600℃，并保温1-4h，煅烧在保护气氛下进行。
21、更进一步限定，保护气氛为氮气或氩气，气体流速为40-80ml/min。
22、本专利技术的目的之二在于提供一种按上述方法获得的氮化碳负载金属双原子光催化材料，所述双原子为同种金属。
23、本专利技术的目的之三在于提供一种按上述方法获得的氮化碳负载金属双原子光催化材料光催化产氢、二氧化碳还原和有机物氧化反应中的应用。
24、本专利技术与现有技术相比具有的显著效果：
25、本专利技术通过在氮化碳表面负载金属原子，并形成了金属双原子的结构。提高了光催化剂的活性和稳定性，并促进相关催化反应的进行。当光照射到氮化碳负载金属双原子光催化剂表面时，金属原子能够像传导电子一样从氮化碳表面接受光激发的电子，形成金属-双原子结构中的活性位点。这些活性位点可以吸附反应物质，并在光的作用下促进化学反应的进行，从而实现光催化反应的增强效果。同时，金属原子还可以帮助减轻电子-空穴对的复合，提高光催化剂的稳定性和循环利用率。具体优点如下：
26、(1)本专利技术通过一种简单工艺，一步在c3n4上负载同种双原子，可以在催化位点上产生协同效应，从而显著提升光催化反应的效率。这类催化剂的高原子利用率有助于降低光生电子-空穴复合率，改善电子转移速率，进一步优化光催化性能；
27、(2)本专利技术使用的氮化碳独特的结构和物理化学性质和金属原子优异的电子传导效率，为开发具有更好光催化活性、稳定性和选择性的催化剂开辟了新的可能性；
28、(3)本专利技术通过对物料投料比例和热处理升温速率等变量的调控来实现对氮化碳负载双金属原子光催化剂的可控合成；
29、(4)本专利技术通过简单地回流、热处理即可合成多孔薄层光催化剂，与传统的合成方法比，该合成方法具有相对简便，对环境友好等特点，并且此方法可大量节省实验物料；
30、(5)本专利技术通过调控用于形成大共轭体系的金属化合物溶液与前驱体的比例，使制得的氮化碳负载金属双原子光催化材料在可见光的照射下，光催化二氧化碳还原为一氧化碳速率表现出64.5μmol·g-1·h-1的良好性能和优秀的循环稳定性，甲烷的速率为0.8μmol·g-1·h-1，与对照试验：未加大共轭体系的金属化合物溶液的材料在可见光照射下，光催化二氧化碳还原为一氧化碳速率表现为19.3μmol·g-1·h-1，甲烷速率表现为1.2μmol·g-1·h-1，可见所制备的氮化碳负载金属双原子光催化材料对二氧化碳还原为一氧化碳速率的提高有着重要作用。
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1.一种氮化碳负载金属双原子光催化材料的制备方法，其特征在于，所述方法：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中氮源为三聚氰胺、双氰胺或氰尿酸，磷源为磷酸或固体亚磷酸，氮源、磷源与去离子水的比例为1g：1.2g：(60-100)mL。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中恒温水浴温度为60-90℃，保持0.5-2h，水热反应温度为150-200℃，时间为8-12h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中醇的混合溶剂选自醇类有机溶剂中的两种或两种以上，前驱体与醇的混合溶剂的比例为(0.4-0.8)g：(10-30)mL。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，醇类有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和丙三醇。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中回流的温度为60-90℃，时间为2-6h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中金属化合物选自叶绿素铜钠盐、叶绿素铁钠盐、酞菁铜或酞菁铁，金属化合物溶液的浓度为0.2-0.8g/L，金属化合物溶液与预产物的比
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中水浴温度为60-90℃，时间为2-4h，搅拌速度为500-1000rpm，煅烧的升温速率为1-5℃/min，升温至300-600℃，并保温1-4h，煅烧在保护气氛下进行。
9.权利要求1-8任一项所述的方法获得的氮化碳负载金属双原子光催化材料，其特征在于，所述双原子为同种金属。
10.权利要求9所述的氮化碳负载金属双原子光催化材料光催化产氢、二氧化碳还原和有机物氧化反应中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种氮化碳负载金属双原子光催化材料的制备方法，其特征在于，所述方法：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中氮源为三聚氰胺、双氰胺或氰尿酸，磷源为磷酸或固体亚磷酸，氮源、磷源与去离子水的比例为1g：1.2g：(60-100)ml。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s1中恒温水浴温度为60-90℃，保持0.5-2h，水热反应温度为150-200℃，时间为8-12h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s2中醇的混合溶剂选自醇类有机溶剂中的两种或两种以上，前驱体与醇的混合溶剂的比例为(0.4-0.8)g：(10-30)ml。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，醇类有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和丙三醇。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征...
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