[发明专利]一种p-n结空心球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p-n结空心球NiO-CdS纳米复合材料的制备及在光催化分解水制氢中的应用，该方法利用廉价的镍源和镉源，采用水热法合成法，四步浸渍法将n-NiO半导体与p-CdS半导体复合，制备出一种p-n结空心球NiO-CdS复合纳米材料，该制备工艺过程简单易行，可实现规模化生产。将该p-n结空心球NiO-CdS复合材料作为太阳能可见光催化分解水制氢的光催化剂，加速了光生电子的输送速率，大幅度提高了制氢产率。

主权项

1、一种p-n结空心球NiO-CdS纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法采用水热法合成法及四步浸渍法制备p-n结空心球NiO-CdS纳米复合材料，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，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)所制备的纳米碳球中，室温晾干，制得镉离子包裹的纳米碳球C-Cd2+，其中，纳米碳球用量为0.83mol，Cd(NO3)2·4H2O用量为0.023mol；5)在室温下，将步骤3)中的Na2S·9H2O的水溶液缓慢滴加至步骤4)所制备的C-Cd2+中，浸渍，洗涤，烘干，得到硫化镉包裹的碳纳米球C-CdS，其中，所述的Na2S·9H2O用量0.028mol；6)称取适量的Ni(NO3)2·6H2O配制成水溶液；7)将步骤6)制得的Ni(NO3)2·6H2O水溶液缓慢滴加至步骤5)所制备的C-CdS中，浸渍，室温晾干，制得镍离子包覆的硫化镉碳纳米球C-CdS-Ni2+。其中，Ni(NO3)2·6H2O用量0.012mol；8)称取适量NaOH配制成水溶液，缓慢滴加至步骤7)所制备的镍离子包覆的硫化镉碳纳米球C-CdS-Ni2+中，其中，NaOH用量0.029mol，浸渍过夜，洗涤，烘干，即制得碳核上依次包裹硫化镉和NiOH核壳结构的复合材料C-CdS-NiOH；9)将步骤8)所制备的核壳结构复合材料C-CdS-NiOH，在马弗炉中于400℃焙烧2h，得到p-n结空心球NiO-CdS纳米复合材料。