[发明专利]一种以CdS纳米带为光催化剂光解水制氢的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及光解制氢领域，具体的涉及一种以CdS纳米带为光催化剂光解水制氢的方法。

背景技术：

氢气无毒无臭，燃烧后唯一的产物是水，不仅不会污染环境，而且储存、运输方便，易于再生，已普遍被人们认为是一种新世纪最理想的无污染的绿色能源，因此利用光催化制氢来解决未来能源问题一条重要途径，近些年来日本、欧美等国兴起了以光催化方法分解水制氢的研究，并且已在光催化剂的制备、改性以及光催化理论等方面取得较大进展。光催化剂是光催化过程的关键,光催化剂的活性和固定化是光催化能否实用的一个决定性因素。

中国专利(201610357058.0)公开了一种一维硫化镉纳米棒催化剂及其制备和应用，按摩尔比1:1～1:2称取镉盐和硫源，以二乙基三胺为反应溶剂，通过一步溶剂热法制得一维硫化镉纳米棒催化剂。其公开的硫化镉纳米棒催化剂在声能-氢能转化领域有广阔的应用前景，其制备方法操作简单，适合工业化生产，但是其制氢效率需进一步提高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种以CdS纳米带为光催化剂光解水制氢的方法，该方法采用CdS纳米带为光催化剂，其主要暴露(001)晶面，光催化活性高，制氢效率高，成本低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种以CdS纳米带为光催化剂光解水制氢的方法，包括以下步骤：

(1)将隔盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得镉盐溶液；

(2)将硫磺粉和二亚乙基三胺混合，3000r/min的转速下搅拌1-4h，然后将镉盐溶液加入，加入完毕后，室温下搅拌30min，然后转移至反应釜中，在60-120℃下搅拌反应，反应结束后将产物转移至烧杯，并向烧杯中加入去离子水，400-1000W功率下超声处理，制得CdS纳米带；

(3)将上述制得的CdS纳米带置于反应器中，然后加入去离子水，300W功率下超声10s，然后将反应器置于磁力搅拌器上，将三通进样玻璃塞插入到反应器中，打开氙灯稳流电源，用滤光片滤去波长小于420nm的紫外光，光源透过滤光片照射反应器，反应过程中采用气相色谱仪配备的TCD检测器，TDX-01填充柱对生成的气相产物进行检测，并记录制氢效率。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述镉盐与去离子水的物质的量比为(2-10)：(1-6)。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述镉盐为Cd(NO₃)₂、CdCl₂、Cd(CH₃COO)₂、Cd(NO₃)₂、Cd(NO₃)₂·4H₂O、CdCl₂·2.5H₂O、Cd(CH₃COO)₂·2H₂O中的一种或多种混合。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述硫磺粉和二亚乙基三胺的物质的量比为1：(30-200)。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述镉盐溶液的滴加速度为3.25mL/min。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述搅拌反应的转速为30-600转/分钟，所述搅拌反应的时间为24-72h。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述超声处理的时间为1-10h。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述CdS纳米带、去离子水的用量比为：(0.05-0.08)g：100mL。

本发明具有以下有益效果：

本发明合理调节CdS的制备条件，制得的CdS纳米带主要暴露(001)晶面，其厚度为1-4nm，光催化活性极高，其用于光催化光解水制氢效率高，稳定性好，且该制氢成本低，光催化剂的反应温度低，重复性好。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。

实施例1

一种以CdS纳米带为光催化剂光解水制氢的方法，包括以下步骤：

(1)将隔盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，制得镉盐溶液；其中，镉盐与去离子水的物质的量比为2：1；镉盐为Cd(NO₃)₂；