复合光催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及光催化技术领域，特别涉及一种ni@niox作为cds助催化剂的复合光催化剂及其制备方法。

背景技术：

cds由于具有合适的带隙，可以利用可见光，以及合适的导带位置，成为制氢的热门材料。由于活性较低，通常需要负载贵金属助催化剂，如中国发明专利申请号为cn201310030567，名称为pt/cds复合可见光催化剂及其制备方法，该催化剂公开了先制备出特定形貌的铂纳米颗粒，然后浸渍在cds上，显示良好的光催化产氢活性，但是贵金属助催化剂通常较贵。为了降低成本，非贵金属助催化剂成为目前的研究热点，以过渡金属ni元素为基础的催化剂已经被广泛的用于催化产氢的研究，但是由于ni表面的产氢过电势较高，从而使得ni作为助催化剂时，cds光催化产氢活性与贵金属pt相比还是要低，因此需要寻找降低ni产氢过电势的方法。而将ni@niox作为cds助催化应用于光催化产氢方面鲜有报道。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种复合光催化剂及其制备方法，通过低温煅烧的方法在ni的表面而不是cds的表面形成镍的氧化物，来降低ni的产氢过电势，提高cds的产氢活性。

技术方案：本发明提供了一种复合光催化剂，所述的催化剂为ni@niox作为cds助催化剂的复合光催化剂。

本发明还提供了一种所述的复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：s1：合成表面吸附氨基的cds纳米线；s2：制备ni/cds复合光催化剂：将所述cds纳米线和乙酰丙酮镍溶于n,n-二甲基甲酰胺溶液中，将所得到的溶液在190-210°c下反应8-12h；洗涤，并在真空条件下干燥，得到ni/cds复合光催化剂；s3：制备ni@niox/cds复合光催化剂：低温煅烧所述ni/cds复合光催化剂得ni@niox/cds复合光催化剂。

优选地，在所述s1中，采用溶剂热法合成所述cds纳米线。

优选地，在合成所述cds纳米线时，以乙二胺为溶剂，四水合硝酸镉为镉源，硫脲为硫源。

优选地，在所述s2中，cds纳米线、乙酰丙酮镍和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为：0.9-1.1：0.9-1.1：566.7。

优选地，在所述s3中，低温煅烧的温度为200-280°c，煅烧时间为煅烧0.5-4h。

本发明还提供了一种复合光催化剂在光催化产氢的光催化剂中的应用。

有益效果：本发明通过溶剂热法合成表面吸附有氨基的cds纳米线，以乙酰丙酮镍作为镍源，n,n-二甲基甲酰胺作为溶剂和还原剂，采用溶剂热还原法在cds的表面负载ni，形成ni/cds复合光催化剂，并通过低温煅烧的方法在ni的表面而不是cds的表面形成niox的壳，以降低ni的产氢过电势，从而在cds的表面形成ni@niox，得ni@niox/cds复合光催化剂，提高ni的光催化产氢活性。

本发明所用的原料易得，制备方法简单，将本发明制备的ni@niox/cds复合光催化剂应用于光催化产氢，光催化产氢效率是单纯cds的104倍。

附图说明

图1实施方式1制备的ni@niox/cds复合光催化剂的fesem图谱；

图2实施方式1制备的ni@niox/cds复合光催化剂与ni/cds复合光催化剂以及cds催化剂的产氢速率比较图谱；

图3实施方式1制备的ni@niox/cds复合光催化剂ni/cds复合光催化剂以及cds催化剂的光电压强度比较图谱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的介绍。

实施方式1：

本实施方式提供了一种ni@niox/cds复合光催化剂，制备方法如下：

(1)在室温条件下将4.66g四水合硝酸镉，3.45g硫脲溶解在72ml乙二胺溶液中，然后将所得到的溶液160°c反应48h，得沉淀，将所得沉淀洗涤干燥即得到了表面吸附乙二胺的cds纳米线。

(2)将上述得到的cds纳米线，乙酰丙酮镍溶于n,n-二甲基甲酰胺溶液中，其中，cds纳米线、乙酰丙酮镍和n,n-二甲基甲酰胺三者的质量比为1：1：566.7；然后将所得到的溶液在200°c下反应10h；洗涤，并在真空条件下干燥，得到ni/cds复合光催化剂。

(3)将得到的ni/cds复合光催化剂在250°c下煅烧1h，得ni@niox作为cds助催化剂的ni@niox/cds复合光催化剂。

图1为上述ni@niox/cds复合光催化剂的fesem图谱，可见，cds纳米棒的表面负载有ni@niox助催化剂；图2为上述ni@niox/cds复合光催化剂与ni/cds复合光催化剂以及cds催化剂的产氢速率比较图谱，可见，ni@niox/cds复合光催化剂的产氢速率为cds催化剂的约104倍，为ni/cds复合光催化剂的约7.4倍；图3为上述ni@niox/cds复合光催化剂的光电压强度比较图谱，可见，niox可以进一步提高ni/cds光生电荷的分离效率。

实施方式2：

本实施方式提供了一种ni@niox/cds复合光催化剂，制备方法如下：

(1)cds纳米线的制备方法与实施方式1完全相同。

(2)将上述得到的cds纳米线与乙酰丙酮镍溶于n,n-二甲基甲酰胺溶液中，其中，cds纳米线、乙酰丙酮镍和n,n-二甲基甲酰胺三者的质量比为0.9：1.1：566.7；然后将所得到的溶液在190°c下反应8h；洗涤，并在真空条件下干燥，得到ni/cds复合光催化剂。

(3)将得到的ni/cds复合催化剂在200°c下煅烧0.5h，得ni@niox作为cds助催化剂的ni@niox/cds复合光催化剂。

实施方式3：

本实施方式提供了一种ni@niox/cds复合光催化剂，制备方法如下：

(1)cds纳米线的制备方法与实施方式1完全相同。

(2)将上述得到的cds纳米线，乙酰丙酮镍溶于n,n-二甲基甲酰胺溶液中，其中，cds纳米线、乙酰丙酮镍和n,n-二甲基甲酰胺三者的质量比为1.1：0.9：566.7；然后将所得到的溶液在210°c下反应12h；洗涤，并在真空条件下干燥，得到ni/cds复合光催化剂。

(3)将得到的ni/cds复合光催化剂在280°c下煅烧4h，得ni@niox作为cds助催化剂的ni@niox/cds复合光催化剂。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及光催化领域，本发明公开了一种复合光催化剂及其制备方法，该复合催化剂为Ni@NiOx作为CdS助催化剂的复合光催化剂，其制备方法为：合成表面吸附氨基的CdS纳米线；制备Ni/CdS复合光催化剂；制备Ni@NiOx/CdS复合光催化剂：低温煅烧Ni/CdS复合光催化剂得Ni@NiOx/CdS复合光催化剂。本发明通过简单的溶剂热还原在CdS表面负载Ni，并通过低温煅烧的方法在Ni的表面而不是CdS的表面形成NiOx，来降低Ni的产氢过电势，提高光催化产氢活性。所用的原料易得，制备方法简单。将本发明制备的材料应用于光催化产氢，复合样品光催化产氢效率是单纯CdS的104倍。

技术研发人员：张立静;杨烨;张玉婷;徐孙悦;闾荣荣;胡涛;陈静;王朝宇;李义
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：2019.02.25
技术公布日：2019.05.03