[发明专利]一种花状硫化钴光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种花状硫化钴光催化剂及其制备方法，其是以无机钴盐和含硫化合物为原料，经简单的水热反应制得。本发明的制备方法具有简单、高效、环保、可控、成本低廉等特点，所制备出来的花状结构硫化钴稳定性高、比表面积大、光催化活性高。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，特别涉及一种制备高效非贵金属过渡元素硫化物光催化剂的方法。

背景技术

目前，全球能源供应主要依赖于有限的和不可再生的化石燃料，例如煤、石油和天然气等。然而化石燃料的燃烧带来了一系列的环境问题，环境的不断恶化导致生物生存环境日趋严苛，因此调整能源结构是当前人类的重要任务，探索和利用新型能源成为科学家们亟需解决的问题。

太阳能作为一种绿色、无污染且充足的能源，它的利用被称为“21世纪梦的技术”。我国将太阳能利用列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的重要内容之一。使用太阳能的优点在于：能源储备充足，据估算太阳能的总贮量可维持上百亿年；无污染，是完全环境友好的；太阳能的取用方便，光辐射范围覆盖了全球，是一种全球型能源，不存在地域限制。

光催化技术是在光催化剂的帮助下将太阳能转化为化学能的新技术，即利用太阳能将水分解为H₂，将CO₂转化成为一氧化碳、甲烷和甲醇等，将有机物分解为无污染物质。现阶段常用的光催化剂为金(Au)、铂(Pt)等贵金属基光催化剂，虽然这些光催化剂具有较高的活性，但是受其价格昂贵、资源短缺的限制，贵金属基光催化剂并不能够大范围应用。相对于贵金属基光催化剂，镍(Ni)、铁(Fe)以及钴(Co)等非贵金属元素在地球上储量丰富、价格低廉，非常适合大规模工业应用，但是在光催化领域的应用却非常少，对于非贵金属基光催化剂的研究尚不充分。如果能够在高效镍、铁、钴等非贵金属基光催化剂制备方面取得突破，将会对光催化领域的发展起到巨大的推动作用。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了一种花状硫化钴光催化剂的制备方法，旨在利用水热法制得高效的非贵金属过渡元素硫化物光催化剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种花状硫化钴光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将乙酸钴和硫源在由有机胺和水合肼构成的混合溶剂中混合均匀，并充分搅拌至溶解，得混合反应液；

(2)将所述混合反应液在100-200℃条件下水热反应24h，对所得产物进行离心、洗涤和干燥，即获得花状硫化钴光催化剂。

其中：

所述硫源为硫脲、硫代乙酰胺或硫化钠。

步骤(1)中乙酸钴和硫源的摩尔比为1：0.5-5。

所述有机胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。

本发明的有益效果体现在：

1、本发明的制备方法与传统方法相比优势明显：传统方法需使用高温焙烧，焙烧温度大于400℃，这容易造成催化剂团聚，且导致催化剂分散性差和晶体缺陷，从而降低催化剂的光催化性能；而本发明的制备方法是在100-200℃的范围内进行水热反应，反应温度低、不需要高温焙烧，且操作简单、能耗低。本发明所制备的光催化剂分散性好、晶体完美、光催化性活性高、光催化稳定好，适合批量生产。

2、本发明涉及的原料是非贵金属盐，价格低廉、资源丰富、应用广泛。

3、本发明所制备的非贵金属光催化剂分散性好、晶体完美、光催化活性高、光催化稳定性好，适合批量生产。

附图说明

图1为实施例1所得花状硫化钴的扫描电子显微镜照片；