[发明专利]一种p-n结空心球的制备及在光催化分解水制氢中的应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料的制备及其在新能源领域中的应用。具体涉及一种p-n结空心球NiO-CdS纳米复合材料的制备方法及其制备的p-n结空心球NiO-CdS纳米复合材料作为光催化剂应用于太阳能可见光催化分解水制氢。 

背景技术

近年来，由于能源短缺及使用化石能源引起的温室效应给全球经济的可持续发展带来了新的挑战。因此，加强能源科技创新，开发新能源，不仅影响人类当今的生存环境，更关乎于人类的未来发展。开发清洁能源、提高能源效率，促进节约能源、减少排放，正成为各国的共同目标。太阳能是人类取之不尽，用之不竭的永久性能源，氢能以其清洁燃烧、绿色环保，可再生无污染而成为国际社会关注的焦点。将太阳能最大限度的转化为氢能有诸多途径，利用太阳能光催化分解水制氢是循环经济，绿色制氢的最有效途径之一。 

利用太阳能光催化分解水制氢的关键技术是光催化剂[1，2]。CdS以其窄带隙(Eg＝2.3eV)，理想的可见光吸收谱带，是太阳能可见光催化分解水制氢不可或缺的光催化剂。但由于CdS的光腐蚀性而限制了它的发展，人们利用多种方法对其进行修饰，以改善其光稳定性[3-8]。而将CdS包覆于NiO中制成p-n结空心球NiO-CdS纳米复合材料是改善CdS光稳定性的一种新尝试。经对国内外专利的系统查新，检索到较多的有关纳米空心球制备的专利报导[9-55]，而直接的p-n结空心球NiO-CdS纳米复合材料的制备以及将该复合空心球用于太阳能光催化分解水制氢未见文献及专利报导。 

以下是发明人给出的参考文献： 

[1]M Matsuoka，M.Kitano，M.Takeuchi，K.Tsujimaru，M.Anpo，J.M.Thomas，Photocatalysis for new energy production recentadvances in photocatalytic water splitting reactions forhydrogen production，Catalysis Today 122(2007)51-61。 

[2]J.R.Bolton，Solar photoproduction of hydrogen：a review，SolarEnergy 57(1996)37-50。 

[3]Buhler N，Meier K，Reber J.Photochemical hydrogen production withcadmium sulfide suspensions.J Phy Chem 1984；88：3261-8。 

[4]Fox MA，Pettit TL.Photoactivity of zeolite-supported cadmiumsulfide：hydrogen evolution in the presence of sacrificialdonors.Langmuir 1989；5：1056-61。 

[5]Hirai T，Nanba M，Komasawa I.Dithiol-mediated incorporation ofCdS nanoparticles from reverse micellar system into Zn-dopedSBA-15 mesoporous silica and their photocatalytic properties.J Colloid Interface Sci 2003；268：394-9。 

[6]Hirai T，Bando Y.Immobilization of CdS nanoparticles formedin reverse micelles onto aluminosil icate supports and theirphotocatalytic properties.J Colloid Interface Sci2005；288(2)：513-6。 

[7]Guan G，Kida T，Kusakabe K，Kimura K，Fang X，Ma T，Abe E，YoshidaA.Photocatalytic H₂ evolution under visible light irradiation onCdS/ETS-4 composite.Chem Phy Lett 2004；385：319-22。