[发明专利]Ce掺杂CdS纳米粒子光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了Ce掺杂CdS纳米粒子光催化剂的制备方法及其应用，包括：先将硫脲水溶液加入乙酸镉水溶液中，再向其中加入NaOH溶液，搅拌得到混合溶液，将混合溶液置于反应釜中进行水热反应，反应后收集固体，得到CdS1样品；将CeCl₃·7H₂O和CdS1样品研磨混合后进行煅烧，之后冷却、洗涤、干燥，得到Ce掺杂CdS纳米粒子光催化剂。在CdS中掺杂Ce，能有效提高Ce掺杂CdS纳米粒子中载流子的分离效率，进而提高光催化剂的催化效果。在水溶液中具有较高的光催化苯甲醇选择性氧化性能，具有操作简单、成本低廉等特点。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种Ce掺杂CdS纳米粒子光催化剂的制备方法，还涉及上述Ce掺杂CdS纳米粒子光催化剂的应用。

背景技术

芳香醇选择性氧化生成相应的醛类化合物是基本的有机转化，也是最理想的化学转化方法之一。可广泛用于医药、染料、香水等其它精细化学品的合成。而传统的芳香醇氧化需要在高温、高压和添加额外化学品(如高锰酸钾、重铬酸钾、次氯酸盐、浓硫酸等)的条件下进行，造成不必要的资源消耗和环境污染。太阳能作为一种清洁的、可无限利用的能源，在促进环境化学反应方面具有巨大的潜力。因此，以太阳能为动力的光催化氧化技术在温和条件下实现芳醇的光催化选择性氧化已受到人们的广泛关注。作为过渡金属硫化物家族的一员，CdS因能带结构适宜、光响应范围宽等优点，被认为是苯甲醇(BA)选择性氧化为苯甲醛(BAD)的良好光催化剂。然而，CdS的光催化活性却受到光腐蚀和电子-空穴对的高复合率的限制，进而影响催化效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种Ce掺杂CdS纳米粒子光催化剂的制备方法，解决了现有技术中存在的催化效果较差的问题。

本发明所采用的技术方案是，Ce掺杂CdS纳米粒子光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、先将硫脲水溶液加入乙酸镉水溶液中，再向其中加入NaOH溶液，搅拌得到混合溶液，将混合溶液置于反应釜中进行水热反应，反应后收集固体，得到CdS1样品；

步骤2、将CeCl₃·7H₂O和CdS1样品研磨混合后进行煅烧，之后冷却、洗涤、干燥，得到Ce掺杂CdS纳米粒子光催化剂。

本发明的特点还在于：

步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1、将乙酸镉、硫脲分别溶解于去离子水中得到乙酸镉水溶液、硫脲水溶液；

步骤1.2、将硫脲水溶液逐滴加入乙酸镉水溶液，再向其中加入NaOH溶液调节pH值，搅拌得到混合溶液；

步骤1.3、将混合溶液置于不锈钢高压反应釜中进行水热反应；

步骤1.4、反应结束后冷却至室温，之后离心收集固体，对固体进行洗涤、干燥得到CdS1样品。

乙酸镉和硫脲的摩尔比为1:1～2。

步骤1.2中pH值调节为10～11。

水热反应的反应温度为120～135℃，反应时间为10～12h。

步骤1.4中干燥过程的干燥温度为60～80℃，干燥时间为12～24h。

CeCl₃·7H₂O和CdS1样品的质量比为1～3:10。

步骤2的煅烧过程中，煅烧温度为300～330℃，煅烧时间为2～2.5h，升温速率为3～5℃/min。

步骤2中干燥过程的干燥温度为60～80℃，干燥时间为12～24h。

本发明的另一目的是提供一种Ce掺杂CdS纳米粒子光催化剂在苯甲醇氧化中的应用。