[发明专利]一种负载型光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种负载型光催化剂NiSe/Mn_0.5Cd_0.5S及其制备方法，其是先采用温和的一步水热法合成Mn_0.5Cd_0.5S固溶体，然后将其与六水合硫酸镍、亚硒酸钠进行反应制得。该复合催化剂中NiSe与Mn_0.5Cd_0.5S紧密结合形成异质结，有利于光生载流子的迁移，抑制了光生电子空穴的复合，使Mn_0.5Cd_0.5S固溶体的光催化产氢活性显著提高。本发明使用的新型NiSe/Mn_0.5Cd_0.5S光催化剂具有制备简单，可大量制备，光催化活性高和稳定性好，这使其在清洁能源开发方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化剂制备和应用领域，具体涉及一种负载型光催化剂NiSe/Mn_0.5Cd_0.5S及其制备方法。

背景技术

化石燃料的燃烧产物带来了严重的环境问题，通过利用可持续发展的能源来解决全球日益增长的能源短缺问题是一个挑战。自1972年Fujishima A和Honda K首次报道以TiO₂作为光催化制氢的半导体电极，通过太阳能驱动水分解获得最清洁的能源——氢气，这一途径立刻引起了全球科学家的高度关注。TiO₂是研究最广泛的光催化剂，但由于其带隙较宽(3.2 eV)，光催化活性较低，限制了对太阳能的吸收。为了最大限度地利用太阳能，可见光驱动光催化剂是光催化的重要研究方向。

CdS因其适合可见光吸收的带隙(2.4 eV)和光催化水裂解的导带位置，近年来备受关注。然而，CdS严重的光腐蚀现象限制了其在光解水反应中的应用。为了改善这个现象，有效方法之一是将CdS与其他金属硫化物结合形成固溶体。Mn_xCd_1-xS固溶体就是其中的一种。通过调节Mn_xCd_1-xS中的x值来调节带隙，可具有比纯CdS更好的光催化活性和稳定性，并且具有更好的耐光腐蚀性能。然而，为实现更高效地利用太阳能、提高经济效益，有必要进一步提高Mn_xCd_1-xS固溶体的光催化活性。

负载助催化剂形成异质结构有利于光生载流子的迁移。铂、金等贵金属被广泛用作助催化剂并有较好的光催化活性，但由于贵金属成本高，研究者们趋向寻找可替代的非贵金属助催化剂。因此，寻求和拓展新型高效的可替代贵金属类复合型光催化材料成为光解水方向的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载型光催化剂NiSe/Mn_0.5Cd_0.5S及其制备方法，其利用NiSe作为助催化剂，显著提高了Mn_0.5Cd_0.5S在可见光下的催化活性，使所得负载型光催化剂具有良好光催化分解水产氢性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种负载型光催化剂NiSe/Mn_0.5Cd_0.5S，其中NiSe的含量为1 wt%-10 wt%。

所述负载型光催化剂的制备方法包括以下步骤：

（1）以乙酸锰、乙酸镉和硫代乙酰胺分别作为锰源、镉源和硫源，采用温和的一步水热法制备Mn_0.5Cd_0.5S固溶体；

（2）将六水合硫酸镍和亚硒酸钠溶解于乙二醇中，然后再加入制备好的Mn_0.5Cd_0.5S固溶体，搅拌30min后得均匀分散的悬浊液，将其转入50 mL高压反应釜，180℃下反应24 h，然后自然冷却至室温；