[发明专利]一种MoSe2

说明书

本发明提供一种MoSe₂‑CdS/CdSe复合光催化剂及其制备方法。制备方法包括：水热法制备CdS纳米棒，然后同时加入硒粉、钼酸钠和硫化镉，一步水热法在CdS纳米棒上生成MoSe₂和CdSe，制得本发明的MoSe₂‑CdS/CdSe复合光催化剂。本发明方法制备条件比较简单，原料廉价；可以通过调控水合肼的加入量来控制MoSe₂中1T相含量，从而达到调控相含量的目的。本发明制备的光催化剂，在太阳光下(AM 1.5)具有比CdS高得多的光催化活性，光催化分解水制氢性能优良，在新能源与环保领域中具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明属于新材料领域，涉及1T和2H相可调控的金属硫族复合光催化剂及其制备方法，具体涉及一种MoSe₂-CdS/CdSe复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

能源和环境是二十一世纪的两大主题，解决能源的紧缺和治理环境问题的重要性不言而喻。地球的一切都源于太阳的馈赠，利用太阳光也是人类的终极手段。太阳光是一种无穷无尽的可再生能源，因此可以利用太阳光光催化处理污水和分解水产氢来解决环境和能源的问题。助催化剂在光催化反应中起到重要的作用，因为助催化剂的存在不仅能够分离光生电子空穴，而且还能为产氢提供活性位点。在传统的光催化反应当中，贵金属(如Pt，Au)通常被用做光催化助催化剂。然而，作为一种价格昂贵的稀缺资源，贵金属用于光催化制氢的商业发展和大规模应用不是一种很好的选择。因此，开发一种价格低，资源丰富的助催化剂是当今研究的热点。

近年来，二维过渡金属硫族化合物MX₂如MoS₂和MoSe₂被认为是光催化和电催化制氢的高效材料。MoS₂是一种非贵金属助催化剂，其作为一种有希望替代贵金属Pt的材料用于光催化制氢已经被广泛研究。与MoS₂不同，很少有关于MoSe₂用于光催化制氢的报道。事实上，MoSe₂有许多吸引人的特性，可用于许多能源领域的应用。比如，MoSe₂有更多的金属特性，因此其有更好导电性能。MoSe₂存在着两种相：半导体2H相和金属1T相。与2H-MoSe₂对比，1T-MoSe₂表现出更高的导电特性。不幸的是，现在报道中的MoSe₂助催化剂多是2H相的。而制备高含量1T相的MoSe₂是提高其催化活性的关键。锂离子插层外加化学剥离法是一种高效制备1T相MoSe₂的方法，但是这种方法也存在着一定的缺点，比如生成一些中间体(Fan etal,Nano Lett.2015,15,5956-5960)。因此，探索更简单、更高效、大规模制备1T相MoSe₂的方法仍是一种挑战。

光催化发展至今已经近50年之久，研究人员也研究了各种高效的半导体光催化剂，其中硫化镉(CdS)光催化在光分解水制氢和降解有机物领域有着独特的优势。作为一种禁带宽度为2.4eV的半导体，硫化镉是一种很好的可见光驱动光催化剂。然而，硫化镉用于光催化制氢反应还存在着一定的缺点，比如其容易光腐蚀、光生电子空穴复合速率过快等。对于如何提高硫化镉的光催化活性，科学界给出了许多办法，其中以硫化镉作为基底，制备半导体异质结光催化剂是一种比较有效的方法。例如CdS/CdSe半导体异质结能够有效的分离光生载流子，其原因是CdSe能够接收CdS的光生空穴，从而抑制光生电子-空穴对的复合(Bera et al,J.Phys.Chem.C 2018,122,12158-12167)。此外，在硫化镉上负载助催化剂也是一种提高硫化镉光催化活性的手段。助催化剂不仅能够捕获CdS的光生电子，同时也为光催化制氢提供的反应位点。Naskar课题组报告了一种负载了Pt金属的CdSe/CdS异质结光催化剂，其量子效率达到了19.3％ (Naska et al,Adv.Funct.Mater.2017,27,1604685)。因此，为了最大化提高CdS 的光催化活性，我们设计一种助催化剂-CdS-半导体异质结的结构。

发明内容