[发明专利]硫化锡-硫化铈-氧化铈三元异质结、其制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种SnS₂‑Ce₂S₃‑CeO₂三元异质结、其制备方法及用途，属于无机半导体纳米材料领域。本发明的SnS₂‑Ce₂S₃‑CeO₂三元异质结包括SnS₂层、Ce₂S₃层和CeO₂层，其结构优良，化学性质稳定，极大地增强了光吸收，应用于光催化析氢有较好的性能，析氢速率大大提升，最高可达0.24mmol g^‑1h^‑1。本发明的方法通过在碳布上生成SnS₂纳米片，然后将SnS₂纳米片浸入含有铈源和乌洛托品的溶液中水热法生长Ce₂S₃纳米带和CeO₂纳米颗粒，形成SnS₂‑Ce₂S₃‑CeO₂三元异质结。本发明的方法制备工艺简单、操作方便、速度快且绿色环保，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于无机半导体纳米材料技术领域，涉及一种三元异质结、其制备方法及用途，尤其涉及一种硫化锡-硫化铈-氧化铈(SnS₂-Ce₂S₃-CeO₂)三元异质结、其制备方法及其在光催化析氢中的用途。

背景技术

利用太阳能分解水产生氢气和氧气，被认为是清洁能源领域最有前途的技术研究。其有效性在于提高光催化剂吸收可见光和红外光的能力，并且抑制光生电子和空穴的快速复合。目前，同时满足这两个要求是一个极大的挑战。与单组分光催化剂如TiO₂、ZnO和CdS相比，异质结构被认为是解决这些问题的有效方法。通过构建合适的异质结构，催化剂吸光范围可以扩展到可见光，甚至延伸至红外光。同时，异质结也可以提升载流子的分离效率，通过抑制它们的复合来延长电子和空穴的寿命，从而提高催化能力。

在构造异质结构时，超薄二维(2D)材料的掺入是非常有益的，因为它们的高比表面积非常有利于光化学反应。通过CVD或热分解法合成的二维材料，如石墨烯，MoS₂和C₃N₄，在水的光催化分解领域已经取得了优异的进展。最近，六方二硫化锡(SnS₂)由于其快速光响应，化学稳定性，能带合适和易于制备的特点，吸引了研究人员的兴趣，而且，已经有了关于SnS₂光催化水分解的一些报道。

CN 105964276 A公开了一种碳量子点负载的SnS₂纳米片、其制备方法及应用。其通过将SnS₂纳米片浸入碳源的溶液中，然后用高温裂解法在SnS₂纳米片表面生成C量子点，制备得到碳量子点负载的SnS₂纳米片。利用C量子点附着的方法避免了光解水过程中的氧化腐蚀，同时提升了催化效率，但是其光催化析氢效果差。

寻求适当的材料，通过构造基于SnS₂的异质结，预期提高水分解性能是非常合理的，具有重大的研究意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种SnS₂-Ce₂S₃-CeO₂三元异质结、其制备方法及其在光催化析氢中的用途。本发明所述方法合成步骤简单、成本低，得到的SnS₂-Ce₂S₃-CeO₂三元异质结结构优良，化学性质稳定，极大地增强了光吸收，应用于光催化析氢有较好的性能，析氢速率大大提升，最高可达0.24mmol g^-1h^-1，并且稳定性良好。