[发明专利]一种纳米片层MFI分子筛负载CdS-Pt复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米片层MFI分子筛负载CdS‑Pt复合光催化剂及其制备方法。本发明采用静态水热晶化法制备了纳米片层MFI分子筛，然后以纳米片层MFI分子筛为主体，采用光还原法在纳米片层MFI分子筛上负载Pt，再复合热注入法制备的CdS量子点制备得到纳米片层MFI分子筛负载CdS‑Pt复合光催化剂。本发明的复合光催化剂以高比表面积的微介孔分子筛为载体，能够有效地分散活性组分，纳米片层结构有利于光生电子空穴对的传输，和CdS‑Pt复合后能够增加太阳光能量的吸收，具有很好的稳定性及优良的光催化活性。

技术领域

本发明涉及一种纳米片层MFI分子筛负载CdS-Pt复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

21世纪人类面临的最大课题是解决能源和环境问题，而太阳能的有效利用是解决能源枯竭最完美的方法，同时也能缓解由大量二氧化碳和氧化氮排放所造成的全球性环境污染问题。如何将太阳能转化为氢能近年来已引起世界各国的广泛重视。光催化剂具有直接把光能转化为化学能的功能，因此通过光催化技术的创新来开发可持续的、环境友好的以及价格低廉的新能源具有重大的意义。

层状分子筛是在与片层垂直的平面上具有孔道开口体系的层状晶体材料，具有较小的分子筛晶体层厚度，能够有效缩短电荷传递路径，提高电子空穴对分离速率。与骨架结构沿三维方向扩展的常规三维分子筛相比，二维分子筛具有更大的外比表面积，孔道更加开放，因为吸附和催化过程几乎完全发生在外表面，因此二维分子筛更有利于反应物及产物分子的扩散。

CdS是一种典型的可见光响应半导体材料，禁带较窄，在可见光下即具有较高的光催化活性。CdS量子点具有小尺寸效应、量子限域效应、非线形光学效应、表面界面效应等纳米微粒的优点。然而CdS在水溶液中极易受到光腐蚀，稳定性差，硫化镉的这种光腐蚀特性使得硫化镉的使用寿命大为缩减，严重影响其光催化活性，限制了其使用。为了提高稳定性通过将CdS与其它半导体进行复合、与大介孔物质嵌合、与聚合物作用等方法形成复合催化剂来改善其光催化性。

目前的光催化剂存在太阳能利用率低，光生载流子易复合，光催化效率低的问题。在可见光照射下能够起作用的稳定性好、高效率的光催化剂的开发至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够有效地分散活性组分，稳定性好，光催化效率高的纳米片层MFI分子筛负载CdS-Pt复合光催化剂及其制备方法。

一种纳米片层MFI分子筛负载CdS-Pt复合光催化剂，包括纳米片层MFI分子筛载体和均匀负载于载体的活性组分Pt和CdS量子点。所述纳米片层MFI分子筛载体的Si/Al原子比＝20～1000，是由片状结构堆叠而成的颗粒，颗粒尺寸为100纳米至50微米，纳米片层厚度为2～50纳米，片层之间平均间距为1～50纳米，具有微介孔多级孔结构；所述活性组分Pt的粒径分布为1～5纳米；CdS量子点直径在3～8纳米。

制备上述的纳米片层MFI分子筛负载CdS-Pt复合光催化剂的方法，包括如下步骤：

步骤(1)纳米片层MFI分子筛制备：将无机碱和模板剂用水溶解制得溶液Ⅰ，将铝源溶解于无机酸溶液中，得到溶液Ⅱ，边搅拌边将溶液Ⅰ和溶液Ⅱ混合，然后加入硅源，搅拌后得到混合凝胶。将制得的混合凝胶在120～180℃下进行1-8天水热反应得到水热反应液。将水热反应液过滤，用去离子水洗涤，在60～110℃烘箱中干燥6～24小时，研磨后在400～600℃热处理4～8小时，得到纳米片层MFI分子筛。

所述的无机碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。