一种钨硫基光催化材料的制备方法
【专利摘要】一种钨硫基光催化材料的制备方法，本发明涉及功能材料中钨硫基光催化材料的制备方法。本发明涉及功能材料中钨硫基光催化材料的制备方法。方法：一、将原组分初混；二、利用高压反应釜，进行水热反应；三、洗涤。本发明方法的工艺简单、操作便捷，同时避免了高温热处理导致催化剂性能降低的问题。本发明用于制备钨硫基光催化材料。
【专利说明】
一种钨硫基光催化材料的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及功能材料中钨硫基光催化材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着以工业为基础的现代经济的发展，能源危机日趋严重，传统化石能源的不断 消耗以及空气、水资源的污染等因素已经成为可持续发展的瓶颈。半导体材料在受到能量 相当于或高于其禁带宽度的光照射时，材料内的电子受激从价带跃迀到导带，在导带和价 带分别形成光生电子和空穴，水分子在光生电子-空穴对的作用下被分解生成H2和〇2。提高 光催化剂活性的关键之一是有效地做到光生电子-空穴对的分离。
[0003] 研究发现锐钛矿相TiO2的（001)与（101)晶面对光催化还原反应及光催化氧化反 应具有选择性。研究表明，暴露的不同晶面对光生电荷具有分离效应，同时暴露分别进行氧 化和还原反应的晶面可以有效促进光催化反应。2014年，有研究人员报道了暴露（001)与 (101)晶面的Cu 2WS4的设计合成及光催化分解水制氢性能。利用不同光催化氧化反应与还原 反应探针，研究对金属沉积和晶面腐蚀的影响，确定了光生电子和空穴所聚集的晶面，从而 确定了光催化过程中光氧化与光还原的反应位点。该工作还通过改变Cu 2WS4十面体的(001) 与（101)晶面的比例，表明（001)与（101)晶面的比例对光催化活性有很大程度的影响。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决现有工艺复杂，并且采用高温热处理的方法，导致材料性能降低的 技术问题，而提供一种妈硫基光催化材料的制备方法。
[0005] -种钨硫基光催化材料的制备方法，其特征在于该方法具体是按照以下步骤进行 的：
[0006] -、将提供WO42^的盐、提供金属阳离子的盐和硫源混合，再加入到去离子水和无水 乙醇的溶液中，然后磁力搅拌，得到混合液；
[0007] 二、将步骤一得到的混合液倒入内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜内，密封，然后加 热进行水热反应，得到反应液；
[0008] 三、离心分离步骤二得到的反应液，得到固相物，然后采用去离子水洗涤固相物， 再使用无水乙醇洗涤，然后干燥，得到钨硫基光催化剂。
[0009] 本发明的有益效果是:本发明具有以下优势：以WO4'金属阳离子和硫源作为水热 反应的原料，一步反应制得钨硫基光催化剂，避免了高温热处理导致性能降低，大大简化了 工艺流程。本实施方式制备得到的钨硫基光催化材料的粉体颗粒均匀、结晶度好、纯度高、 产品均一稳定。本发明方法的工艺简单、操作便捷，同时避免了高温热处理导致催化剂性能 降低的问题。该工艺所制得的光催化剂分解水产氢量为1035.760μπιο1 · IT1 · g一、
[0010] 本发明用于制备妈硫基光催化材料。
【附图说明】
[0011] 图1为实施例一制得的NiWS4钨硫基光催化材料的XRD谱图；
[0012] 图2为实施例二制得的NiWS4钨硫基光催化材料的SEM照片。
【具体实施方式】
[0013] 本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之 间的任意组合。
【具体实施方式】 [0014] 一:本实施方式一种钨硫基光催化材料的制备方法，具体是按照以 下步骤进行的：
[0015] -、将提供冊42-的盐、提供金属阳离子的盐和硫源混合，再加入到去离子水和无水 乙醇的溶液中，然后磁力搅拌，得到混合液；
[0016] 二、将步骤一得到的混合液倒入内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜内，密封，然后加 热进行水热反应，得到反应液；
[0017] 三、离心分离步骤二得到的反应液，得到固相物，然后采用去离子水洗涤固相物， 再使用无水乙醇洗涤，然后干燥，得到钨硫基光催化剂。
【具体实施方式】 [0018] 二:本实施方式与一不同的是：步骤一中WOA与金属 阳离子的摩尔比为1:1。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0019] 三:本实施方式与一或二不同的是：步骤一中WO42-与 硫源的摩尔比为1: 4。其它与一或二相同。
【具体实施方式】 [0020] 四：本实施方式与一至三之一不同的是：步骤一中提 供WOA的盐为Na2W〇4 · 2H20。其它与一至三之一相同。
【具体实施方式】 [0021] 五:本实施方式与一至四之一不同的是：步骤一中提 供金属阳离子的盐为〇0(从)3)2、附(勵3)2或?6(勵3)2。其它与一至四之一相同。
【具体实施方式】 [0022] 六:本实施方式与一至五之一不同的是：步骤一中硫 源为硫代乙酰胺。其它与一至五之一相同。
【具体实施方式】 [0023] 七:本实施方式与一至六之一不同的是：步骤一中磁 力搅拌时间为5~20min。其它与一至六之一相同。
[0024]
【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是：步骤二中水 热反应的反应温度为100~200 °C，反应时间为48~72h。其它与【具体实施方式】一至七之一相 同。
【具体实施方式】 [0025] 九:本实施方式与一至八之一不同的是：步骤三中干 燥温度为80°C，干燥时间为8h。其它与一至八之一相同。
[0026]采用以下实施例验证本发明的有益效果：
[0027] 实施例一：
[0028] 本实施例一种钨硫基光催化材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
[0029] 一、将〇.〇〇25mol Na2TO4 · 2H2〇、0.0025mol Co(NO3)2和O.Olmol硫代乙酰胺混合， 再加入到15mL去离子水和15mL无水乙醇的溶液中，然后磁力搅拌15min，得到混合液；
[0030] 二、将步骤一得到的混合液倒入内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜内，密封，然后加 热进行水热反应，控制水热反应的反应温度为200 °C，反应时间为72h，水热得到反应液；
[0031] 三、离心分离步骤二得到的反应液，得到固相物，然后采用去离子水洗涤固相物3 次，再使用无水乙醇洗涤3次，然后干燥，干燥温度为80 °C，干燥时间为8h，得到含Co元素的 妈硫基光催化剂。
[0032]本实施例制备得到的CoWS4钨硫基光催化材料光催化性能如下表：
[0034] 实施例二：
[0035] 本实施例一种钨硫基光催化材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
[0036] 一、将〇.〇〇25mol Na2TO4 · 2H2〇、0.0025mol 附0〇3)2和〇.〇1111〇1硫代乙酰胺混合， 再加入到15mL去离子水和15mL无水乙醇的溶液中，然后磁力搅拌15min，得到混合液；
[0037] 二、将步骤一得到的混合液倒入内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜内，密封，然后加 热进行水热反应，控制水热反应的反应温度为200 °C，反应时间为72h，水热得到反应液；
[0038] 三、离心分离步骤二得到的反应液，得到固相物，然后采用去离子水洗涤固相物3 次，再使用无水乙醇洗涤3次，然后干燥，干燥温度为80°C，干燥时间为8h，得到含Ni元素的 妈硫基光催化剂。
[0039]本实施例制备得到的NiWS4钨硫基光催化材料光催化性能如下表：
[0041 ]本实施例制得的NiWS4钨硫基光催化材料的XRD谱图如图1所示；
[0042] 本实施例制得的NiWS4钨硫基光催化材料的SEM照片如图2所示。
[0043] 实施例三：
[0044] 本实施例一种钨硫基光催化材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
[0045] 一、将0.0025mol Na2TO4 · 2H2〇、0.0025mol Fe(NO3)2和O.Olmol硫代乙酰胺混合， 再加入到15mL去离子水和15mL无水乙醇的溶液中，然后磁力搅拌15min，得到混合液；
[0046] 二、将步骤一得到的混合液倒入内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜内，密封，然后加 热进行水热反应，控制水热反应的反应温度为200 °C，反应时间为72h，水热得到反应液；
[0047] 三、离心分离步骤二得到的反应液，得到固相物，然后采用去离子水洗涤固相物3 次，再使用无水乙醇洗涤3次，然后干燥，干燥温度为80°C，干燥时间为8h，得到含Fe元素的 妈硫基光催化剂。
[0048] 本实施例制备得到的FeWS4钨硫基光催化材料光催化性能如下表：
【主权项】
1. 一种钨硫基光催化材料的制备方法，其特征在于该方法具体是按照以下步骤进行 的： 一、 将提供WO42^的盐、提供金属阳离子的盐和硫源混合，再加入到去离子水和无水乙醇 的溶液中，然后磁力搅拌，得到混合液； 二、 将步骤一得到的混合液倒入内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜内，密封，然后加热进 行水热反应，得到反应液； 三、 离心分离步骤二得到的反应液，得到固相物，然后采用去离子水洗涤固相物，再使 用无水乙醇洗涤，然后干燥，得到钨硫基光催化剂。2. 根据权利要求1所述的一种钨硫基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一中 W〇42-与金属阳离子的摩尔比为1:1。3. 根据权利要求1所述的一种妈硫基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一中 W〇42-与硫源的摩尔比为1:4。4. 根据权利要求1所述的一种钨硫基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一中提 供W〇42-的盐为Na 2WO4 · 2H20。5. 根据权利要求1所述的一种钨硫基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一中提 供金属阳离子的盐为Co(N〇3)2、Ni(N〇3)2SFe(N〇3)2。6. 根据权利要求1所述的一种妈硫基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一中硫 源为硫代乙酰胺。7. 根据权利要求1所述的一种妈硫基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一中磁 力搅拌时间为5~20min。8. 根据权利要求1所述的一种钨硫基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤二中水 热反应的反应温度为100~200°C，反应时间为48~72h。9. 根据权利要求1所述的一种钨硫基光催化材料的制备方法，其特征在于步骤三中干 燥温度为80 °C，干燥时间为8h。
【文档编号】B01J27/049GK105921156SQ201610293103
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】于耀光, 邓天奇, 陶致宇, 崔凯, 张相彬, 陈刚
【申请人】哈尔滨工业大学