一种二氧化钛负载钯‑锌镉硫光催化剂的制备方法与流程

本发明涉及催化还原二氧化碳光催化剂制备技术领域，尤其涉及一种二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂的制备方法。

背景技术：

随着化石燃料的逐渐减少及温室效应的连锁反应，如何把二氧化碳转化为甲烷，变废为宝，显得尤为重要。二氧化钛作为半导体材料，由于其具有良好的耐光性、无污染、成本低和高氧化还原能力等优点，因此，通过提高其光催化性能对减缓温室效应对环保有着重大的意义。

目前，制备光催化剂的方法大多集中于离子掺杂（如c、n、b、s、i等）、表面贵金属负载（au、pt、ag等）和构建半导体异质结等方式，但是这些光催化材料改性的方案中往往存在着制备条件苛刻、成本高、稳定性差、可控性差和效率偏低等缺点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种方法简单、成本低的二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

⑴将cd(no3)2溶于无水乙醇中，然后依次加入1~5mol/l的naoh溶液、水合肼，于60~80℃搅拌10~60min后转入反应釜中，反应结束后冷却至室温，得到反应液；所述cd(no3)2与所述无水乙醇的质量体积比为1：20~80；所述cd(no3)2与所述naoh溶液的质量体积比为1：0.5~2；所述cd(no3)2与所述水合肼的质量体积比为1：1~5；

⑵所述反应液加热至60℃后加入zn(no3)2，搅拌15min后得到混合溶液；所述反应液与所述zn(no3)2的质量比为1：0.1~100；

⑶将(nh4)2s溶于其质量0.1~1倍的无水乙醇中，得到淡黄色液体，该淡黄色液体滴加到所述混合溶液中，搅拌1~5h后经离心分离，得到沉淀物；所述沉淀物经干燥得到黄色粉末zncds；

⑷将所述zncds和双（2,4-戊二酮）钯按1：5~50的摩尔量比分散在混合物质量10~100倍的去离子水中，经超声，得到黄色浑浊液；

⑸在密度为1.111~1.115g/ml的乙二醇溶液中依次加入冰醋酸、钛酸四丁酯，于冰水浴搅拌0.25~5h，得到无色透明液体；所述乙二醇溶液与所述冰醋酸的体积比为1：0.05~0.5；所述乙二醇溶液与所述钛酸四丁酯的体积比为1：0.1~1；

⑹将所述步骤⑷所得的黄色浑浊液滴加到所述步骤⑸所得的无色透明液体中，于40℃搅拌10~60min形成黑绿色胶状液；所述黑绿色胶状液中加入其质量0.1~1倍的去离子水，于60℃搅拌20~120min后冷却至室温，再继续搅拌1~8小时，得到黑绿色浊液；

⑺所述黑绿色浊液转移到反应釜中，在160~200℃条件下反应8~24h，得到黑绿色溶液，该黑绿色溶液经离心得到黑绿色固体；

⑻所述黑绿色固体依次经无水乙醇、去离子水洗涤3次后，经离心、干燥即得二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂。

所述步骤⑴中反应釜的反应条件是指温度为140~180℃，反应时间为8~16h。

所述步骤⑶与所述步骤⑺中离心分离的条件均是指速率为6000~8000r/min，时间为3~15min。

所述步骤⑶与所述步骤⑻中干燥条件均是指温度为60~80℃，时间为6~12h。

所述步骤⑷中超声条件是指功率为10~20w，时间为5~30min。

所述步骤⑻中离心分离的条件是指速率为8000~10000r/min，时间为3~15min。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过不同条件的反应，达到更好的负载效果，进而有效提高二氧化钛光催化性能。

2、由于本发明中没有有害气体生成样品易收集，因此污染较小。

3、本发明中通过控制反应釜温度的变化，达到快速凝胶及溶解、缩短反应时间的目的。

4、由于本发明中涉及水热反应，加热及超声，因此，本发明方法简单，操作简便，且成本低。

5、对本发明所得产品进行x射线衍射测试，发现2θ=25.37、37.03、37.88、38.61、48.12都有锐钛矿型二氧化钛的特征峰（参见图1），说明本发明晶型为锐钛矿。

6、对本发明所得产品进行透射电镜测试，可以看出二氧化钛的晶格条纹，且形状大小都比较均匀（参见图2~4）。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的xrd图。

图2为本发明的tem图（100nm）。

图3为本发明的tem图（50nm）。

图4为本发明的tem图（20nm）。

具体实施方式

实施例1一种二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

⑴将cd(no3)2溶于无水乙醇中，然后依次加入1mol/l的naoh溶液、水合肼，于60℃搅拌60min后转入反应釜中，在温度为140℃的条件下反应16h，反应结束后冷却至室温，得到反应液。

其中：cd(no3)2与无水乙醇的质量体积比（g/ml）为1：20；cd(no3)2与naoh溶液的质量体积比（g/ml）为1：0.5；cd(no3)2与水合肼的质量体积比（g/ml）为1：1。

⑵反应液加热至60℃后加入zn(no3)2，搅拌15min后得到混合溶液。

其中：反应液与zn(no3)2的质量比（g/g）为1：0.1。

⑶将(nh4)2s溶于其质量0.1倍的无水乙醇中，得到淡黄色液体，该淡黄色液体滴加到混合溶液中，搅拌1h后于速率为6000r/min的条件下离心分离3min，得到沉淀物；沉淀物经60℃干燥12h，得到黄色粉末zncds。

⑷将zncds和双（2,4-戊二酮）钯按1：5的摩尔量比分散在混合物质量10倍的去离子水中，于功率为10w的条件下超声30min，得到黄色浑浊液。

⑸在密度为1.111g/ml的乙二醇溶液中依次加入冰醋酸、钛酸四丁酯，于冰水浴搅拌0.25h，得到无色透明液体。

其中：乙二醇溶液与冰醋酸的体积比（ml/ml）为1：0.05；乙二醇溶液与钛酸四丁酯的体积比（ml/ml）为1：0.1。

⑹将步骤⑷所得的黄色浑浊液滴加到步骤⑸所得的无色透明液体中，于40℃搅拌10min形成黑绿色胶状液；黑绿色胶状液中加入其质量0.1倍的去离子水，于60℃搅拌20min后冷却至室温，再继续搅拌1小时，得到黑绿色浊液。

⑺黑绿色浊液转移到反应釜中，在160℃条件下反应24h，得到黑绿色溶液，该黑绿色溶液于速率为6000r/min的条件下离心分离3min得到黑绿色固体。

⑻黑绿色固体依次经无水乙醇、去离子水洗涤3次后，先于速率为8000r/min的条件下离心分离3min，再于60℃干燥12h，即得二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂。

实施例2一种二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

⑴将cd(no3)2溶于无水乙醇中，然后依次加入5mol/l的naoh溶液、水合肼，于80℃搅拌10min后转入反应釜中，在温度为180℃的条件下反应8h，反应结束后冷却至室温，得到反应液。

其中：cd(no3)2与无水乙醇的质量体积比（g/ml）为1：80；cd(no3)2与naoh溶液的质量体积比（g/ml）为1：2；cd(no3)2与水合肼的质量体积比（g/ml）为1：5。

⑵反应液加热至60℃后加入zn(no3)2，搅拌15min后得到混合溶液。

其中：反应液与zn(no3)2的质量比（g/g）为1：100。

⑶将(nh4)2s溶于其质量1倍的无水乙醇中，得到淡黄色液体，该淡黄色液体滴加到混合溶液中，搅拌5h后于速率为8000r/min的条件下离心分离15min，得到沉淀物；沉淀物经80℃干燥6h，得到黄色粉末zncds。

⑷将zncds和双（2,4-戊二酮）钯按1：50的摩尔量比分散在混合物质量100倍的去离子水中，于功率为20w的条件下超声5min，得到黄色浑浊液。

⑸在密度为1.115g/ml的乙二醇溶液中依次加入冰醋酸、钛酸四丁酯，于冰水浴搅拌5h，得到无色透明液体。

其中：乙二醇溶液与冰醋酸的体积比（ml/ml）为1：0.5；乙二醇溶液与钛酸四丁酯的体积比（ml/ml）为1：1。

⑹将步骤⑷所得的黄色浑浊液滴加到步骤⑸所得的无色透明液体中，于40℃搅拌60min形成黑绿色胶状液；黑绿色胶状液中加入其质量1倍的去离子水，于60℃搅拌120min后冷却至室温，再继续搅拌8小时，得到黑绿色浊液。

⑺黑绿色浊液转移到反应釜中，在200℃条件下反应8h，得到黑绿色溶液，该黑绿色溶液于速率为8000r/min的条件下离心分离15min得到黑绿色固体。

⑻黑绿色固体依次经无水乙醇、去离子水洗涤3次后，先于速率为10000r/min的条件下离心分离15min，再于80℃干燥6h，即得二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂。

实施例3一种二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

⑴将cd(no3)2溶于无水乙醇中，然后依次加入3mol/l的naoh溶液、水合肼，于70℃搅拌35min后转入反应釜中，在温度为160℃的条件下反应12h，反应结束后冷却至室温，得到反应液。

其中：cd(no3)2与无水乙醇的质量体积比（g/ml）为1：50；cd(no3)2与naoh溶液的质量体积比（g/ml）为1：1.5；cd(no3)2与水合肼的质量体积比（g/ml）为1：3。

⑵反应液加热至60℃后加入zn(no3)2，搅拌15min后得到混合溶液。

其中：反应液与zn(no3)2的质量比（g/g）为1：50。

⑶将(nh4)2s溶于其质量0.5倍的无水乙醇中，得到淡黄色液体，该淡黄色液体滴加到混合溶液中，搅拌3h后于速率为7000r/min的条件下离心分离9min，得到沉淀物；沉淀物经70℃干燥9h，得到黄色粉末zncds。

⑷将zncds和双（2,4-戊二酮）钯按1：28的摩尔量比分散在混合物质量55倍的去离子水中，于功率为15w的条件下超声20min，得到黄色浑浊液。

⑸在密度为1.113g/ml的乙二醇溶液中依次加入冰醋酸、钛酸四丁酯，于冰水浴搅拌3h，得到无色透明液体。

其中：乙二醇溶液与冰醋酸的体积比（ml/ml）为1：0.25；乙二醇溶液与钛酸四丁酯的体积比（ml/ml）为1：0.5。

⑹将步骤⑷所得的黄色浑浊液滴加到步骤⑸所得的无色透明液体中，于40℃搅拌35min形成黑绿色胶状液；黑绿色胶状液中加入其质量0.5倍的去离子水，于60℃搅拌70min后冷却至室温，再继续搅拌4.5小时，得到黑绿色浊液。

⑺黑绿色浊液转移到反应釜中，在180℃条件下反应16h，得到黑绿色溶液，该黑绿色溶液于速率为7000r/min的条件下离心分离9min得到黑绿色固体。

⑻黑绿色固体依次经无水乙醇、去离子水洗涤3次后，先于速率为9000r/min的条件下离心分离9min，再于70℃干燥8h，即得二氧化钛负载钯-锌镉硫光催化剂。