[发明专利]复合空心球CdS-TiO2的制备及在光催化分解水制氢中的应用

摘要

本发明公开了一种复合空心球CdS-TiO₂的制备及在光催化分解水制氢中的应用。该制备方法利用廉价的镉源和钛源，采用水热法，二步浸渍法，溶胶凝胶法制备复合空心球CdS-TiO₂纳米材料，工艺过程简单易行，可实现规模化生产。将CdS与TiO₂复合，拓宽了TiO₂光谱响应范围，将制得的复合空心球CdS-TiO₂作为用于太阳能可见光催化分解水制氢的光催化剂，与TiO₂光催化剂相比，太阳能光能利用率大幅度增加，产氢速率显著提高。

主权项

1、一种复合空心球CdS-TiO2的制备方法，其特征在于，该方法依次采用水热法，二步浸渍法，溶胶凝胶法制备复合空心球CdS-TiO2，具体包括下列步骤：1)称取适量蔗糖配制成蔗糖水溶液，放入高压反应釜中，在适宜的温度下水热合成纳米碳球，作为硬模板剂；2)称取适量Cd(NO3)2·4H2O配制成水溶液；3)称取适量Na2S·9H2O配制成水溶液；4)在室温下，将步骤1)的碳纳米球分散在无水乙醇中，进行超声波分散，烘干；将步骤2)中的Cd(NO3)2·4H2O的水溶液浸渍于步骤1)所制备的碳纳米球中，室温晾干，制得镉离子包裹的碳纳米球C-Cd2+，其中，碳纳米球用量5mol，Cd(NO3)2·4H2O的用量介于0.079mol～0.14mol之间；5)在室温下，将步骤3)中的Na2S·9H2O水溶液缓慢滴加至步骤4)所制备的碳纳米球C-Cd2+中，所述的Na2S·9H2O用量介于0.0936mol～0.168mol之间，浸渍，洗涤，烘干，得到硫化镉包裹的碳纳米球C-CdS；6)称取适量的TiCl4配制成乙醇溶液；7)将步骤5)制得的碳纳米球C-CdS放入带有搅拌的三口烧瓶中，再将步骤6)的TiCl4乙醇溶液加入，进行搅拌，所述的TiCl4用量0.06mol；8)在不断搅拌下，将适量的氨水溶液缓慢滴入步骤7)的三口烧瓶溶液中，调节pH值为7-8，过滤，洗涤，即制得碳核上依次包裹有硫化镉和TiO2的核壳结构C-CdS-TiO2复合材料；9)将步骤8)所制备的核壳结构C-CdS-TiO2复合材料，在马弗炉中于400℃焙烧2h，得到复合空心球CdS-TiO2纳米材料。