[发明专利]FeSe/CdS纳米复合光催化剂及制备方法

说明书

本发明涉及光催化分解水制氢技术，尤其涉及FeSe/CdS纳米复合光催化剂及制备方法，该催化剂将FeSe纳米棒沉积在CdS纳米颗粒表面，该制备方法为：水热合成法制备CdS纳米颗粒；CdS纳米颗粒和FeSe纳米棒混合后分散在乙醇中；上述悬浊液蒸发得到FeSe/CdS复合光催化剂。本发明将CdS纳米颗粒与FeSe纳米棒复合，FeSe作为光生电子的搜集体和载体，能够有效分离光生电子空穴对，光生电子与氢离子发生反应生成氢气。当FeSe的浓度为2wt%，其光催化产氢性能最佳，是纯CdS纳米颗粒产氢性能的7倍。在420nm单波长光激发下，测得其量子效率为6.71%。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种用于光催化分解水制氢的FeSe/CdS纳米复合光催化剂及制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展，能源越来越短缺。光催化分解水制氢，是一种利用太阳能制氢的绿色技术。ZnO和TiO₂等半导体光催化剂由于带隙较宽，不能充分利用太阳光。因此，科学家们研发了多种可见光响应的半导体光催化剂，其中，CdS具有较好的可见光响应，主要是由于CdS具有合适的导带边位置、好的可见光吸收范围、优异的电子迁移性。但是，高的电子-空穴复合率限制了其产氢速率。因此，迫切需要寻找降低电子-空穴复合的方法。

目前一些研究者利用金、银、铂等贵金属与半导体复合，能够有效降低电子-空穴复合率，但贵金属价格昂贵不利于大面积推广，而且贵金属等助催化剂在半导体光催化剂表面分布不够均匀。FeSe是一种优异的导体，强的电子吸引力，与半导体复合后，能够将半导体表面的电子转移到FeSe表面。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种成本较低、效率高的FeSe/CdS纳米复合光催化剂及制备方法。

为达上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种FeSe/CdS纳米复合光催化剂，包括有FeSe纳米棒、CdS纳米颗粒，FeSe纳米棒沉积在CdS纳米颗粒表面。

较佳地，所述的CdS纳米颗粒尺寸为25 nm。

较佳地，所述的FeSe纳米棒长度为0.3~ 1.2 µm、直径为30 nm。

一种FeSe/CdS纳米复合光催化剂制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，利用水热合成法制备CdS纳米颗粒；

S2，采用固相烧结法和超声剥离法制备FeSe纳米棒；

S3，将步骤S1制备的CdS纳米颗粒和S2制备的FeSe纳米棒按98:2混合后超声分散在无水乙醇中；

S4，将步骤S3分散好的悬浊液蒸发，得到FeSe/CdS纳米复合光催化剂。

S5，将步骤S4得到的粉体于200℃退火处理2小时。

较佳地，所述步骤S4具体为：将S3中分散好的悬浊液在油浴磁力搅拌器中于80℃搅拌加热8小时，随后在氩气管式炉中200℃退火处理2小时，得到FeSe/CdS纳米复合光催化剂。

本发明将CdS纳米颗粒与FeSe纳米棒复合，FeSe作为光生电子的搜集体和载体，能够有效分离光生电子空穴对，光生电子与氢离子发生反应生成氢气。将奈酚分散在FeSe和CdS纳米颗粒的悬浊液中，能够将FeSe均匀分散在CdS纳米颗粒表面，利于光生电子从CdS转移到FeSe表面。当FeSe的浓度为2wt%，其光催化产氢性能最佳，是纯CdS纳米颗粒产氢性能的7倍。在420nm单波长光激发下，测得其量子效率为6.71%。

附图说明

图1为本发明实施例制备FeSe/CdS纳米复合光催化剂的场发射扫描电子显微镜图；

图2为本发明实施例的光催化制氢机理图；