本发明涉及催化，具体涉及一种nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法及应用。
背景技术：
1、环境和能源是人类赖以生存的两块不可动摇的基石。尽管目前正在研究最先进的技术(例如碳捕获、风、太阳能)以补救环境污染和能源短缺的问题，但现代技术的发展仍然严重依赖化石燃料。因此，为了满足不断增长的能源需求，并解决环境和能源问题，基本的方法仍然是探索清洁和可持续的能源。由于氢燃料的高能量密度和环境友好性，氢燃料作为备受期待的新能源发挥了积极作用，该燃料在学术领域已得到深入研究。
2、但是，作为二次能源的氢能主要来自煤炭，重油，天然气等不可再生资源，这一过程将不可避免地增加能源消耗并加剧环境污染。目前，已经使用了许多技术来制氢，例如光催化，电解和水解，其中，光催化已被确定为将太阳能转化为氢能的最有希望的策略之一。太阳能是一种环境友好的能源，为了充分利用太阳能，基于半导体材料的太阳能驱动光催化水分解具有探索清洁、前景广阔的氢气释放特殊潜力，被认为是一种能克服能源危机和环境污染的关键方法。
3、石墨碳氮化物是一种具有中等带隙(2.7ev)，无毒且低密度的n型无金属聚合物光催化剂，已被广泛用于光催化领域。但其比表面积小，可见光吸收受限以及电子-空穴复合率高，阻碍了其光催化活性。因此，已经提出了各种策略，例如形貌工程学，与其他材料耦合以形成杂化物，元素掺杂和空位结构缺陷等，以解决这些固有的缺点。研究表明，具有纳米结构或其他独特形态的改性g-c3n4的光学和化学性质可能比相应的本体反应物更好。因此，对g-c3n4的微观结构或独特形态的调节被认为是优化光催化性能的一种有前景的策略。到目前为止，从零维(0d)量子点，1d纳米棒/纳米管，2d纳米片到3d(空心)微球的常规g-c3n4材料具有更大的比表面积，改进的电荷分离和丰富的反应位点，从而显著增强水分解效率。特别地，g-c3n4纳米管通常可以促进光生电子在特定方向上的运动，这有利于空间电荷的分离。因此，合成具有管状结构的g-c3n4(cn-t)能有效应用于光催化研究中。除了调整g-c3n4的形态外，还可以通过与其他材料结合形成复合物，构建异质结结构来提高高效的光催化性能。迄今为止，各种金属(bi，fe和mn)已经沉积在g-c3n4的表面上以获得改进的光催化剂，同时还通过引入金属氧化物构造了许多杂化光催化剂(g-c3n4基复合材料)，如wo3/g-c3n4，zno/g-c3n4，tio2/g-c3n4等。在各种金属元素中，由于独特的电子结构和理化性质，稀土元素(rare earth elements，ree)在众多领域(尤其是催化领域)中起着至关重要的作用。钕(nd)是一种稀土金属元素，其氧化物nd2o3纳米粒子由于其固有的物化特性而经常被用作催化剂，在光催化领域中也有应用。目前，关于nd2o3与g-c3n4复合的研究还没有被报道。因此考虑到nd2o3与g-c3n4复合之后，能够提高氮化碳的光吸收范围，从而有效提高光催化性能，在这项工作中，我们通过一种便捷的方法合成了新型的双功能nd2o3/管状g-c3n4复合催化剂，形成异质结结构，有效抑制光生电子-空穴对的复合，可有效地制氢。
4、目前，面对能源短缺的题，开发出一种理想的光催化剂材料，应用于水分解制氢，是值得研究的问题。因此，本文将从光催化产氢方面应用同步开展研究。
技术实现思路
1、对现有技术存在上述不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单的合成且能够提高g-c3n4光吸收范围和高效光催化析氢nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法，所制备的nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的催化活性较高。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
3、一种nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)将尿素、三聚氰胺分别进行煅烧，将产物自然冷却至室温，得到g-c3n4命名为cn-u、cn-m；
5、(2)将三聚氰胺和三聚氰酸溶于去离子水中并超声分散，随后在磁力搅拌器作用下搅拌4h，再在180℃下保温6h后冷却至室温，将产物抽滤并真空干燥，所得白色粉末在氮气气氛下煅烧，得到管状g-c3n4，命名为cn-t；
6、(3)将nd2o3溶于去离子水中，随后往溶液中分散cn-t，在70℃下搅拌，并在此加热条件下完全蒸发溶剂以获得固体，后在氮气气氛下煅烧，得到nd2o3/管状g-c3n4。
7、其中，所述步骤(1)中，所述煅烧是指以5℃/min的加热速率升温至550℃，并恒温煅烧3h。
8、进一步，所述步骤(2)中，所述煅烧是指以2.3℃/min的加热速率升温至550℃，并恒温煅烧4h；三聚氰胺和三聚氰酸的质量分别为0.6506g和0.6454g。
9、进一步，所述步骤(3)中，所述煅烧是指以5℃/min的加热速率升温至550℃，并恒温煅烧4h；nd2o3的所添加的质量为cn-t重量百分比，分别为0wt％、0.5wt％、1wt％、3wt％、5wt％，命名为x％-nd-cn-t。
10、本发明还提供一种nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的应用，将所述方法获得的nd2o3/管状g-c3n4光催化剂用于光催化析氢。
11、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
12、1、本发明提供的nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法，利用利用三聚氰胺和三聚氰酸为原料，通过高温水热反应得到晶体，然后将其煅烧得到管状g-c3n4，再将管状g-c3n4加入到nd(no3)·6h2o，70℃水浴搅拌6h，继续加热至水沸腾蒸发得到固体，再对固体进行煅烧，即可制得nd2o3/管状g-c3n4光催化剂。g-c3n4的形貌结构的调控和nd2o3效地增加活性位点并促进电荷分离，最终改善光催化活性。
13、2、所制备的nd2o3/管状g-c3n4光催化剂在光催化制氢中具有最高的光催化作用(4355.34μmol·g-1·h-1)，是纯g-c3n4的9.46倍。
14、3、本发明操作简单、条件温和、设备要求低，是一种环保简易得制备方法。
1.一种nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法及应用，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述煅烧是指以5℃/min的加热速率升温至550℃，并恒温煅烧3h。
3.根据权利要求1所述的nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述煅烧是指以2.3℃/min的加热速率升温至550℃，并恒温煅烧4h。
4.根据权利要求1所述的nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，三聚氰胺和三聚氰酸的质量分别为0.6506g和0.6454g。
5.根据权利要求1所述的nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述煅烧是指以5℃/min的加热速率升温至550℃，并恒温煅烧4h。
6.根据权利要求1所述的nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，nd2o3的所添加的质量为cn-t重量百分比，分别为0wt％、0.5wt％、1wt％、3wt％、5wt％，命名为x％-nd-cn-t。
7.nd2o3/管状g-c3n4光催化剂的应用，其特征在于，将权利要求1-5任一项所述方法获得的x％-nd-cn-t催化剂用于光催化析氢。
