[发明专利]取代贵金属Pt片析氢的MoS2/TiO2NTs异质结光电催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电催化剂，具体为用原位负载方法合成的取代贵金属Pt片析氢的MoS₂/TiO₂ NTs异质结光电催化剂及其制备方法。

背景技术

随着世界人口和经济的增长，环境和能源问题成为制约人类发展的两大因素。光电催化剂在光电协同分解水制氢中独特的优势。与传统制氢相比，光电催化具有独特的优点：反应条件温和、能耗低、二次污染少、取代贵金属Pt等，在环境和能源方面具有非常重要的发展应用前景。近年来对其研究越来越多，众所周知，Pt由于高活性，无毒，稳定等优点被广泛的用作光电催析氢。但是受其高价格的限制，很难广泛应用于工业生产中，只能用于实验研究。

异质结MoS₂/TiO₂ NTs光电催化在外加偏压的基础上能够有效分离半导体的电子和空穴，有利于光电催化性能的提高。阳极纳米管阵列利用光的多重反射提高对光的利用率，阴极MoS₂/TiO₂ NTs迅速转移电子及MoS₂自身边带析氢效应，进而提高光电析氢反应活性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有贵金属析氢催化剂所存在的缺陷和为实际应用，提供一种MoS₂/TiO₂ NTs异质结光电催化剂，以及简单易行、产率高的制备方法。

本发明的技术方案是：

一种取代贵金属Pt片析氢的MoS₂/TiO₂ NTs异质结光电催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将钛片剪裁、按压使之平整，依次用丙酮、乙醇、超纯去离子水分别进行超声清洗，浸没在超纯去离子水中封存待用；

(2)配制HF的二甘醇(DEG)新鲜混合溶液，将钛片取出烘干，作为阳极将其浸入配制好的电解溶液；

(3)阴极使用铂片电极，接入直流电源，采用恒压直流电解方法，阳极氧化过程结束后，关闭电源，将表面生长TiO₂纳米管阵列的钛片取出放入超纯去离子水中清洗，烘干，煅烧，最后得到结构完整有序结晶良好的有间距TiO₂纳米管阵列；

(4)将钼酸钠(Na₂MoO₄)和硫代乙酰胺(TAA)溶于DEG中，放入制备好的间距TiO₂纳米管阵列，200℃烘箱中保温24h，最后得到的黑色电极用水和乙醇清洗，然后真空干燥，得到催化剂MoS₂/TiO₂纳米管阵列。

优选地，步骤(1)中钛片剪裁规格大小为33×20×0.3mm，超声清洗时间分别为20min。

优选地，步骤(2)中HF的二甘醇新鲜混合溶液的质量浓度为1％，钛片浸没有效电解面积为20×20mm。

优选地，步骤(3)中铂片电极的规格为20×20×0.1mm，电解电压大小为60V，电解时间为120h。

优选地，步骤(3)中煅烧条件为：在马弗炉中以2℃/min的升温速率至450℃煅烧2h。

优选地，步骤(4)中真空干燥温度为80℃。

上述方法制备的取代贵金属Pt片析氢的MoS₂/TiO₂ NTs异质结光电催化剂为MoS₂负载在制备好的TiO₂ NTs上，所述TiO₂ NTs其纳米管阵列长度3um左右，孔径10nm，间距20-50nm。