[发明专利]硒化镉铟/硫化锌/铁-钴氧化物光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种硒化镉铟/硫化锌/铁‑钴氧化物光催化剂及其制备方法，以及该光催化剂在光催化水制氢中的应用。所述硒化镉铟/硫化锌/铁‑钴氧化物的制备方法包括以下步骤：(1)制备钴掺杂的NH₂‑MIL‑53(Fe)金属有机骨架，经过煅烧获得铁‑钴氧化物；(2)在铁‑钴氧化物外层包覆硫化锌壳层；(3)制备硒化镉铟纳米粒子并与硫化锌/铁‑钴氧化物复合得到所述硒化镉铟/硫化锌/铁‑钴氧化物。本发明制备得到的硒化镉铟/硫化锌/铁‑钴氧化物光催化剂，光催化制氢性能显著提高，5小时的光催化制氢量可以达到51.50mmol/g，并且该材料在光催化制氢过程中具有良好的稳定性。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种硒化镉铟/硫化锌/铁-钴氧化物光催化剂及其制备方法，以及该光催化剂在光催化制氢中的应用。

背景技术

光催化分解水制氢利用丰富的太阳能制备高热量、清洁、无污染的氢气，是解决环境和资源问题的重要手段之一。金属氧化物作为一类新型光催化剂，以其物理化学性质稳定，光吸收范围广，毒性低以及带隙能量适宜等优点而备受关注。目前，单一组分的金属氧化物的光催化性能仍有待提高，这是由于它们对可见光的吸收有限以及光生电子-空穴复合率较高。通过构建多组分的复合材料是解决这些问题的有效途径。

过渡金属硫属化合物由于其适宜的带隙宽度、良好的光吸收性能、高稳定性，被认为是理想的光催化剂材料。利用此类化合物与金属氧化物复合获得多组分复合光催化剂，可以实现通过组分及比例的调节来调控带隙宽度、光吸收范围，提高光生电子转移效率，降低光生电子-空穴复合率，有利于光催化性能的进一步提高。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明提供一种以铁-钴金属有机骨架衍生物(铁-钴氧化物)为基底，外层包覆硫化锌壳层获得硫化锌/铁-钴氧化物，利用硒化镉铟纳米粒子与硫化锌/铁-钴氧化物复合得到硒化镉铟/硫化锌/铁-钴氧化物光催化剂，同时提供该硒化镉铟/硫化锌/铁-钴氧化物光催化剂的制备方法及其在光催化制氢中的应用。

本发明的目的在于提供一种上述硒化镉铟/硫化锌/铁-钴氧化物光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将六水合氯化铁，六水合硝酸钴，2-氨基对苯二甲酸分别加入到二甲基甲酰胺中，超声溶解，转移至反应釜中，在150℃下加热3小时，冷却至室温后依次经过离心、洗涤、干燥，即得所述NH₂-MIL-53(Fe/Co_x)；

(2)将步骤(1)中所述NH₂-MIL-53(Fe/Co_x)加热至500℃开始煅烧，煅烧2小时，即得所述铁-钴氧化物；

(3)将步骤(2)中所述铁-钴氧化物、二水合醋酸锌依次加入乙二醇中，搅拌均匀后，加入硫脲，在150℃下加热反应1小时，依次经过离心、洗涤、干燥，即得所述硫化锌/铁-钴氧化物；

(4)将硝酸镉、硝酸铟、去离子水依次加入到三口烧瓶中，在氮气气氛下加入配体，搅拌均匀后，用氢氧化钠溶液调节pH，取硒氢化钠溶液快速注入三口烧瓶中，充分搅拌后加热回流，即得所述硒化镉铟溶液；

(5)将所述硒化镉铟溶液与所述硫化锌/铁-钴氧化物混合，加热回流，即得所述硒化镉铟/硫化锌/铁-钴氧化物。

优选的，所述步骤(1)中，六水合氯化铁、六水合硝酸钴、2-氨基对苯二甲酸的摩尔比为1:(0.25～1):1。

优选的，所述步骤(2)中，所述加热反应在空气气氛中进行，加热升温速率为5℃/min。

优选的，所述步骤(3)中，铁-钴氧化物、二水合醋酸锌、硫脲的质量比为(0.05～0.1):1:0.35。