[发明专利]一种硫化铜光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫化铜光催化剂及其制备方法，其是以无机铜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，所制备出来的硫化铜具有稳定性高、光催化活性高、量子限域效应明显等显著特点。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体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

人类社会高速发展，然而能源危机和随之而来的环境问题却日益突出，化石能源储量有限，并且在开采和使用时不可避免的会带来一系列环境问题。因此调整能源结构是当前人类的重要任务，对于新能源的探索和利用成为科学家们共同的目标。

太阳能作为一种绿色、无污染且充足的能源，吸引了几代人的关注。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。利用太阳能的优点在于：能源储备充足，且对环境不会造成污染；取用方便，光辐射范围覆盖了全球，是一种全球型能源，不存在地域的限制。

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H₂O分解为H₂，将CO₂转化成为CO、甲烷和甲醇等，以及将有机物分解为无污染物质。现阶段开发的比较成熟的光催化剂主要是利用金(Au)、铂(Pt)等贵金属基光催化剂，这些光催化剂具有较高的活性，但是却因为其价格昂贵、资源短缺的限制，因而并不能够大范围应用。因此镍(Ni)、钴(Co)以及铜(Cu)等非贵金属元素逐渐走进科学家们的视野，由于其具有储量丰富，价格低廉，且非常适合大规模工业应用等优点。但是在光催化领域由于其较为复杂的机理和制备方法上的困难，因而研究尚不充分。于是在镍、钴、铜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，本发明提供了一种硫化铜光催化剂及其制备方法，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。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

一种硫化铜光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将乙酸铜和硫源在加入有溶剂的烧杯中混合均匀，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，即获得硫化铜光催化剂。

其中：

所述硫源为硫脲、硫代乙酰胺或硫化钠。

步骤(1)中乙酸铜和硫源的摩尔比为1：1-5。

所述溶剂为去离子水、甲醇或乙二醇等。

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、本发明涉及的反应溶剂是去离子水、甲醇、乙二醇等，污染小、价格低廉、资源丰富、可应用性强。

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

附图说明

图1为实施例1所得硫化铜光催化剂的扫描电子显微镜照片；