[发明专利]镍钴双金属氢氧化物/硫铟铜/氧化钨纳米复合材料的合成方法及应用于水解制氢

说明书

本发明属于纳米复合材料合成技术领域，涉及一种镍钴双金属氢氧化物/硫铟铜/氧化钨(Ni Co‑LDH/CuInS₂/WO₃)纳米复合材料的合成方法：分别配制Ni Co‑LDH、CuInS₂和WO₃的乙醇溶液，将CuInS₂乙醇溶液和WO₃乙醇溶液依次逐滴滴加到Ni Co‑LDH乙醇溶液中，搅拌4～16h，经离心处理、50～110℃真空干燥2～12h，即得，所述三种反应物的乙醇溶液为等体积混合。本发明利用水热法、煅烧法和机械复合的方法制备出Ni Co‑LDH/CuInS₂/WO₃纳米复合材料,具有良好的光催化活性、较强的光吸收能力和较好的稳定性等优势，可将其应用于光催化分解水制氢。本发明所用原料廉价易得，工艺操作简单，实验结果再现性好，同时还具备环境友好的优点，Z‑型异质结的构建在太阳能‑氢能转换应用中显示出巨大的潜力。

技术领域

本发明属于纳米复合材料合成技术领域，涉及光催化剂的制备，尤其涉及一种镍钴双金属氢氧化物/硫铟铜/氧化钨(Ni Co-LDH/CuInS₂/WO₃)纳米复合材料的合成方法及应用于水解制氢。

背景技术

目前世界各国使用的能源仍以化石燃料为主，能源是国家的经济发展、国防建设、民生发展不可或缺的助推剂，然而化石燃料不可再生，大量使用势必会造成能源短缺和环境危机。利用太阳能驱动的光催化分解水制氢被认为是一种绿色、低能耗的新能源技术，通过光催化可将太阳能转换为氢能，转换过程简单易操作。光催化制氢的关键在于光催化剂的选择，因此研发新型高效的光催化复合材料备受关注。

镍钴双金属氢氧化物(Ni Co-LDH)是种具有2D层状结构的材料，由于独特的结构，使其具有高的电子传导率、较大的比表面积和优异的稳定性，有望成为替代传统贵金属的廉价高效的助催化剂。

硫铟铜(CuInS₂)作为直接带隙半导体，已被广泛地研究用于光催化剂。其带隙宽度约为1.5eV，具备较宽的光吸收范围和较强的稳定性，同时制备过程简单、无毒性和较高的催化活性。

氧化钨(WO₃)的制备过程简单、可见光吸收性好和良好的电子传递行为等优势，被认为是最有发展潜力的光催化剂材料之一。氧化钨(WO₃)作为n型半导体，带隙宽度约为2.6eV，在酸性条件下化学性质稳定。氧化钨(WO₃)与硫铟铜(CuInS₂)的带隙结构能够较好的匹配，可以构建形成Z-型异质结，从而有利于光生电子-空穴的分离和迁移，提高光催化分解水制氢的效率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，为提高光生电子-空穴的分离效率，本发明公开一种镍钴双金属氢氧化物/硫铟铜/氧化钨(Ni Co-LDH/CuInS₂/WO₃)纳米复合材料的合成方法。

技术方案

本发明首先利用水热法合成镍钴双金属氢氧化物(Ni Co-LDH)、硫铟铜(CuInS₂)和氧化钨(WO₃)前驱体，将氧化钨(WO₃)前驱体置于马弗炉中煅烧处理得到氧化钨(WO₃)纳米材料，最后利用机械复合将三种纳米材料进行复合。