[发明专利]CdS/SiC中空介孔纳米纤维

说明书

本发明涉及一种半导体光电材料，具体涉及一种CdS/SiC中空介孔纳米纤维，属于纳米技术领域。CdS/SiC中空介孔纳米纤维，纳米纤维主要组成元素为Cd、S、Si和C，其中Si、C元素在纳米纤维中的主要表现形式为SiC构成支撑体，Cd、S元素主要表现形式为SiC的修饰体，CdS占纳米纤维总质量的4‑16％。本发明的CdS/SiC全介孔中空纳米纤维具有高效且稳定的可见光催化活性，制备该纳米纤维的方法简单可控，具有很好的重复性。

技术领域

本发明涉及一种半导体光电材料，具体涉及一种CdS/SiC中空介孔纳米纤维以及该纳米纤维在可见光光催化剂中的应用，属于纳米技术领域。

背景技术

多孔碳化硅(SiC)是一种重要的第三代半导体材料，由于具有合适的禁带宽度(2.3-3.3eV)、高的导热系数、高电子饱和迁移率、热膨胀系数低、小的介电常数、化学性质稳定等优越特性，在光催化剂、催化剂载体、水净化等能源生产和环境保护领域具有广泛的应用前景。特别是在可见光照射下是一种很有前途的光催化剂。

目前，国内外己有不少文献报道了SiC在可见光下催化制氢，比如不同形态的SiC材料，掺杂B原子的SiC纳米线，原位嵌入石墨碳的SiC纤维，负载贵属等方法用于提高可见光下的催化制氢；但这些方法都具有很大的局限性。因些，探索一种高效且稳定的SiC光催化活性剂十分必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种具有高效且稳定的可见光催化活性的CdS/SiC中空介孔纳米纤维。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：CdS/SiC中空介孔纳米纤维，纳米纤维主要组成元素为Cd、S、Si和C，其中Si、C元素在纳米纤维中的主要表现形式为SiC构成支撑体，Cd、S元素主要表现形式为SiC的修饰体，CdS占纳米纤维总质量的4-16％。

作为优选，在上述CdS/SiC中空介孔纳米纤维中CdS占纳米纤维总质量的12％。

在上述CdS/SiC中空介孔纳米纤维中，所述的中空纳米纤维具有多孔和空心结构，多孔结构的孔包括介孔；所述中空介孔纳米纤维的比表面积为20.30～26.57m²/g，

当CdS占纳米纤维总质量12％时，介孔纳米纤维的比表面积为24.02m²/g。

本发明还提供一种CdS/SiC中空介孔纳米纤维的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

前驱体微乳液配置：将聚硅氮烷(PSN)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于无水乙醇中，室温下搅拌混合形成微乳液；

有机前驱体纤维制备：将微乳液经静电纺丝得到固态前驱体纤维；

高温热解：将固态驱体纤维置于氧化铝坩埚中，然后一起置于气氛烧结炉中在氩气气氛保护下进行高温热解得具有中空介孔结构的碳化硅纤维粗制品；

去除杂质：将碳化硅纤维粗制品空气煅烧除去多余的碳，然后用混酸除去其它杂质，接着用蒸馏水清洗至pH值至中性，得具有中空介孔结构的碳化硅纤维；

将中空介孔结构的碳化硅纤维超声分散在去离子水中，然后加入CdCl₂·5/2H₂O溶液搅拌，接着加入Na₂S·9H₂O溶液继续搅拌得混合液，将混合液抽真空过滤，过滤后的固体置于聚四氟乙烯内衬的不锈钢容器中加水在200-250℃反应下10-15h，最后洗涤、干燥得CdS/SiC中空介孔纳米纤维。