[发明专利]一种CdS纳米棒@少层ReS2

说明书

本发明公开了一种CdS纳米棒@少层ReS₂纳米片复合光催化剂及其制备方法，主要包括以下步骤：第一步）球磨法制备ReS₂；第二步）将ReS₂粉末分散在乙醇等溶剂中超声剥离；第三步）将上述超声分散液离心，最终收集并清洗产物，冷冻干燥后得到少层ReS₂纳米片产物。第四步）二水合醋酸镉和二苄基二硫化物分别超声分散在去离子水和乙醇中。随后，将上述两种悬浮液转移到高压釜中水热处理。最后，将相应的产物多次离心清洗以获得CdS纳米棒。第五步）将制备好的CdS纳米棒与ReS2纳米片进行第二步水热复合即得到CdS纳米棒@ReS₂纳米片复合光催化剂。本发明制得的CdS纳米棒@ReS₂纳米片复合光催化剂性能优异，操作简便，应用价值高。

技术领域：

本发明涉及光催化产氢领域，具体涉及一种复合光催化剂及制备方法。

背景技术：

能源问题是当前全球共同面临的危机和重大挑战。当前石油行业面临巨大的不确定性，同时世界上主要能源皆为不可再生的一次能源，这种长期的资源消耗必然是不可持续的。新能源方面诸如氢能，具有较高的热值和能量利用率，同时又是可循环利用的清洁能源，H₂由于储能密度大，而且燃烧生成水，对环境无污染，因而应用潜力巨大。直接将太阳能转化为可存储和可运输的化学燃料仍然是可持续能源研究领域的一个具有挑战性的问题。特别是光 (电)催化水分解已经成为一种颇有前途的技术，其允许将太阳光能直接转换成化学燃料如氢。而光催化剂的性能是光催化水分解产能效率的决定性因素之一。

硫化镉体系由于其产氢速率高，可吸收可见光，因而CdS体系材料是有望实现商业应用的催化剂材料，但是其缺点主要在以下两方面：稳定性差，易被空穴氧化，失去反应活性。因此单纯的CdS体系材料作为光催化剂难以达到商业应用的要求。

硫化铼，隶属TMDCs族，硫化铼禁带宽度在1.8eV左右,处于可见区域，能吸收大部分可见光，具有良好的环境稳定性，能吸收绝大部分的可见光，并且硫化铼无论单层还是少层都是直接带隙，且是独立于层数的直接带隙。但是由于太阳光谱响应狭窄和光致电子-空穴对的快速复合，单光催化剂如纯ReS₂纳米片的光催化效率低，仍然是实际应用的障碍。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本发明的目的在于提出一种可见光下具有高效光催化活性少层的复合光催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案为：本发明提供了一种复合光催化剂，所述复合光催化剂由CdS纳米棒和少层ReS₂纳米片复合而成，少层ReS₂纳米片包覆在CdS纳米棒上，形成异质结复合结构；其中含ReS₂的比重0-60％。作为最佳优选，ReS₂的比重为30％。

本发明提供的CdS纳米棒@少层ReS₂纳米片复合光催化剂，其中主催化剂为CdS纳米棒，在主催化剂CdS纳米棒通过包覆少层ReS₂纳米片，加载适量的助催化剂少层ReS₂纳米片，同时两者形成异质结复合结构。助催化剂的存在可以有效地分离光诱导的电子-空穴对，解决现有技术中单物质催化剂存在光致电子-空穴对的快速复合导致光催化效率低的技术问题；同时助催化剂少层ReS₂纳米片的存在还提供了更多的质子还原位点，从而有助于进一步提高提高光催化产氢效率。同时CdS纳米棒与少层ReS₂纳米片形成异质结复合结构，该结构有助于主催化剂与助催化剂之间形成良好协同效应，达到更好催化性能；且少层ReS₂纳米片对CdS纳米棒的包覆结构，能够有效的提高复合催化剂的稳定性，解决CdS体系材料作为光催化剂稳定性差、易被空穴氧化、失去反应活性的技术问题。

本发明还提供了上述CdS纳米棒@少层ReS₂纳米片复合光催化剂的制备方法，包含如下步骤：