[发明专利]杂化硫化镍/硫化镉-有机胺复合光催化剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种杂化硫化镍/硫化镉‑有机胺复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)硫化镉‑有机胺粉末的制备；(2)将步骤(1)制备好的硫化镉‑有机胺粉末超声分散到含有硫脲、镍盐、无水乙醇和水为混合溶剂的溶液中，然后将混合溶液搅拌一段时间，之后将混合溶液转移到光化学反应容器中，通氮气除去反应体系中的空气，再用可见光光照反应容器一定时间，待反应完成后将反应产物洗涤、离心、干燥即得大面积的有机‑无机杂化的硫化镍/硫化镉‑有机胺复合光催化剂。本发明光催化剂具有合成方法简单且快速、原料价格低廉、光催化产氢活性高和循环稳定性好的等许多优点，在光催化领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于环保和能源功能材料领域，尤其是涉及一种高效杂化硫化镍/硫化镉-有机胺复合光催化剂及制备方法。

背景技术

在现代社会，能源危机和环境污染问题日益严重。氢能是一种高效，清洁和可持续的能源，作为解决这些问题的策略已经引起了很多关注。自1972年首次在二氧化钛上光催化分解水可以产生氢气以来，半导体光催化技术引起了人们的广泛兴趣。在过去的几十年中，已发现许多有效的半导体光催化剂，如硫化镉，氮化碳，钒酸铋，碘氧铋，磷酸银，钼酸银，氧化钨，氧化锌等，它们在可见光下具有很高的产氢性能。然而，严重的光致腐蚀，电子-空穴对的高复合率和可见光的低利用率限制了单一光催化剂在实际生产中的应用。因此，研究人员研究了许多半导体复合光催化剂，通过构建合适的异质结系统来解决上述问题。例如，Liu等人成功地报道了二维的二硫化锡/氮化碳异质结复合光催化材料在可见光下表现出比块状的氮化碳和纯二硫化锡更好的光催化产氢活性。Yu和他的同事成功合成了铌酸钾/氮化碳复合材料也在可见光下展现了高的产氢活性。这些复合光催化剂由于在它们之间形成异质结结构而表现出高的光催化活性，这促进了快速的氧化还原反应。然而，上述实施例均通过添加一定量的铂作为助催化剂而显着增加了光催化活性。众所周知，铂作为贵金属限制了其在实际生产中的应用。因此，近年来出版了许多关于非贵金属助催化剂的文章。例如，Chao等人报道了异构结光催化剂硫化镉/磷化钴大大提高了光催化分解水析氢的性能和循环稳定性。Li和他的合作伙伴制造了钴掺杂的二硫化钼/硫化镉复合材料，表现出优异的光催化产氢性能。此外，其他无金属助催化剂如磷化钼，磷化铜，二硫化钨，氧化亚铜和磷化二镍等也已经广泛应用于光解水产生氢的研究。

最近，许多研究已经通过光化学合成在半导体光催化剂上成功地沉积了不含贵金属的助催化剂。具体来说，Dong等人通过光化学沉积法获得了具有优异催化产氢活性的磷化钴/硫化镉复合材料。Zhao和他的同事通过类似的光沉积方法成功合成了硫化镍/氮化碳复合光催化剂也表现了好的产氢能力。

总之，助催化剂光化学沉积在半导体光催化剂上是一种快速且简单的方法，其通常由于更高效的电荷转移能力从而表现出更好催化活性。并且通过沉积非贵金属助催化剂可以大大降低在实际应用中的成本。光化学沉积法为将太阳能转化为有效的氢能提供了一种新的思路。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提高光催化的产氢效率，本发明的目的在于提供一种高效杂化硫化镍/硫化镉-有机胺复合光催化剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种高效杂化硫化镍/硫化镉-有机胺复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)硫化镉-有机胺粉末的制备；

(2)将步骤(1)制备好的浓度为0.1-3g/L硫化镉-有机胺粉末超声分散到含有浓度为0.2-2g/L硫脲和0.2-2g/L镍盐、无水乙醇和水体积比为0.5-5:1，分散均匀，然后将混合溶液搅拌一段时间，之后将混合溶液转移到光化学反应容器中，通氮气除去反应体系中的空气，再用可见光光照反应容器一定时间，待反应完成后将反应产物洗涤、离心、干燥即得大面积的有机-无机杂化的硫化镍/硫化镉-有机胺复合光催化剂。