[发明专利]一种光催化材料Cu2-x

说明书

本发明公开了一种光催化材料Cu_2‑xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂及其制备方法与应用，制备方法包括如下步骤：1)制备基底Mn_0.5Cd_0.5S固溶体；2)将步骤1)中制备的Mn_0.5Cd_0.5S固溶体超声分散在水中，向其中加入可溶性铜盐、Na₂S和Na₂SO₃，搅拌反应，得到原位负载的Cu_2‑xS/Mn_0.5Cd_0.5S；3)向步骤2)中反应后的溶液中加入(NH₄)₂MoS₄，采用可见光光还原的负载方法，定向负载MoS₂生成Cu_2‑xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂。本发明Cu_2‑xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂复合光催化材料制备合成方法条件简单、无污染、稳定好，具有较高的商业化应用前景。

技术领域

本发明属于新能源和光催化材料技术领域，具体涉及一种光催化材料 Cu_2-xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂及其制备方法，该光催化剂可用于光催化分解水制氢和光催化硫化物污染物的处理。

背景技术

由于人类对能源需求的不断提高，化石燃料的过度使用等带来了严重的能源危机和环境污染问题，严重影响着人类的发展。氢能也被称为“未来的石油”，作为一种清洁无污染、可再生、高燃烧值的二次能源，替代化石燃料等非可再生能源，对解决能源问题具有深远的意义。目前主要的制氢手段包括裂解化石燃料制氢，电分解水制氢，生物制氢和光催化制氢等。其中90％以上的商业氢源是从煤、石油和天然气等化石燃料中获取的，然而化石燃料的储量有限，且制氢过程会产生温室效应和环境污染。其中，4％的氢气是通过电解水获取的，但是电解水制氢的能量消耗过大，导致工业上电解水制氢成本居高不下。生物制氢是新兴的制氢方式，通过绿藻细菌的光合作用产氢，藻类产氢的同时会有氧气生成，而氧气是氢酶活性抑制剂，会降低氢气的生成效率，同时生物制氢的过程中会产生许多其他气体，这就导致了氢气难于分离。

新兴的催化光解水制氢，是利用半导体的光伏特性，通过太阳光源源不断的照射，产生光生电子用于分解水制氢，可实现无能耗无污染的制氢，且气体产物比较单一，利于后续的分离。因此对其进行深入的理论结合实验研究将具有非常重要的战略和现实意义。但是催化光解水制氢存在以下技术难题：1、太阳光利用率低；2、光量子产率低(约4％)； 3、能级不匹配；4、逆反应载流子复合。这些技术难题导致催化光解水制氢的效率低。现有的CdS类半导体催化剂虽然具有与太阳光谱的能隙较为匹配，但是存在光腐蚀和催化光解水制氢效率低等问题。通过对CdS进行掺杂改性制备的Cd_xMn_1-xS固溶体光催化剂虽然提高了催化光解水制氢的效率，但是还依旧存在制氢效率偏低的问题。

综上所述，现有技术中存在的催化光解水制氢效率低的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的是提供一种光催化材料Cu_2-xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂及其制备方法与应用，该催化剂具有较为优越的光催化性能。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种光催化材料Cu_2-xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂的制备方法，包括如下步骤：