[发明专利]一种用于太阳能制氢的掺杂硫化锌催化剂及制备方法

摘要

本发明提出一种用于太阳能制氢的掺杂硫化锌催化剂及制备方法，采用醋酸锌作为锌离子源，掺杂源作为掺杂原料，螯合后，使用硫脲作为硫源，通过等离子体轰击材料表面，本发明通过金属离子掺杂，在禁带中插入杂质能带，降低电子跃迁势垒，从而使硫化锌的吸收光谱红移，提高催化效率，通过氮原子的引入产生N‑S键，其键强较大，可以抑制催化过程中的脱硫反应，提高催化剂的稳定性。本发明提供上述方法克服了目前的硫化锌催化剂改性方案无法同时较好提高硫化锌催化稳定性和扩展其可见光波长吸收范围缺陷，本发明通过扩展硫化锌对于可见光波长的选择性，提高了光催化制氢效率和稳定性。

主权项

1.一种用于太阳能制氢的掺杂硫化锌催化剂的制备方法，其特征在于，采用醋酸锌作为锌离子源，掺杂源作为掺杂原料，使用硫脲作为硫源，通过等离子体轰击材料表面，具体制备步骤如下：（1）将醋酸锌和掺杂源混合，加入适量去离子水，通过机械搅拌0.5~3h，得到锌离子与掺杂金属离子的混合溶液，其中溶液中锌离子的浓度为1.8~3.0 mol/L，所述掺杂金属离子的浓度为0.06~0.20mol/L；所述掺杂源包括醋酸镍、醋酸铜、醋酸铁、醋酸锰的一种或几种；（2）将乙二胺四乙酸加入所述锌离子与掺杂金属离子的混合溶液中，经过超声1~5小时，得到螯合的锌离子和掺杂金属离子溶液，其中所述乙二胺四乙酸与所述锌离子与掺杂金属离子的混合溶液的质量比为1~5:200；（3）将质量比例为1:1~5:200的絮凝剂、粘接剂与螯合的锌离子和掺杂金属离子溶液混合，并搅拌1～5h，静置过滤后，得到螯合前驱体，将所述螯合前驱体涂覆于衬底材料表面，所述涂覆厚度为10~50μm，置于真空干燥箱中，干燥1~2小时，得到光催化前驱物；（4）将所述光催化前驱物置于等离子体环境中，通入硫脲蒸汽提供硫源，进行等离子轰击处理，获得金属原子掺杂的片层状硫化锌膜，其中所述等离子体为微波电子回旋共振等离子体，等离子体辉光气体为95%体积的氩气和5%体积的氮气混合气源。