硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法及应用

本发明涉及催化剂制备领域，特别涉及一种硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法及应用。

背景技术：

1、芳香族醇光催化转化为各种附加值产品在化学合成中具有重要意义。苯甲醛是芳香族醇的主要氧化产物之一，主要用于各种有机化合物的合成，从药物到塑料添加剂等方面有着广泛的应用。传统的合成策略中采用了一系列试剂和氧化剂来实现苯甲醇的偶联，但反应时间长、选择性差、试剂昂贵/有毒。因此，开发一种选择性高、环境友好、成本低、充分利用电子和空穴的，用于清洁氢燃料和高附加值精细化学品是迫切需要的。

2、硫化镉因其相对窄带隙的光学吸光特性和良好的带边位置等固有优点而受到广泛关注，满足了许多主流光催化反应的热力学要求。然而，由于光生载流子的快速重组、光催化活性的不稳定性以及缺乏反应活性位点，硫化镉的光催化活性仍然处于低转换效率的状态。

技术实现思路

1、鉴于上述状况，本发明的主要目的是为了提出一种硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法及应用，以解决上述技术问题。

2、本发明提出了一种硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：

3、步骤1、将cd(ac)2.2h2o、聚乙烯呲咯烷酮、c6h5na3o7溶解于第一去离子水中得到第一溶液，将k3(co(cn)6)溶解于第二去离子水中得到第二溶液，在搅拌的状态下将第二溶液逐滴加入到第一溶液中，逐滴加入完成后，再进行第一次搅拌，搅拌完成后进行陈化操作得到悬浊液，将悬浊液离心收集产物，再将所得产物进行第一次洗涤，得到样品；

4、步骤2、将水和乙醇的混合，得到第一混合溶液，将样品分散到第一混合溶液中得到cd-pba立方体溶液，在cd-pba立方体溶液中加入na2s溶液进行反应，反应完成后，离心收集产物，再将所得产物进行第二次洗涤，洗涤完成后进行真空干燥，得到cds纳米立方块；

5、步骤3、将氧化石墨烯溶液加入第三去离子水进行第一次超声分散，得到氧化石墨烯分散液，再将cds纳米立方块加入氧化石墨烯分散液进行第二次超声分散，超声分散完成后再加入六水合硝酸钴，并进行第二次搅拌，得到第三溶液，将含有柠檬酸三钠和六次甲基四胺的第二混合溶液加入到第三溶液中，再进行第三次搅拌，得到第三混合溶液；

6、步骤4、将第三混合溶液采用油浴的方式进行加热，并在恒温的条件下剧烈搅拌，搅拌完成后，待溶液温度降至室温，将收集到的溶液用去离子水离心洗涤后再冷冻干燥处理，最终得到硫化镉纳米立方块-氢氧化钴纳米片阵列-石墨烯复合光催化剂。

7、本发明还提出一种硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的应用，采用上述制备方法所制备得到的硫化镉纳米立方块-氢氧化钴纳米片阵列-石墨烯复合光催化剂，所述硫化镉纳米立方块-氢氧化钴纳米片阵列-石墨烯复合光催化剂用于液相可见光光催化还原苯甲醇。

8、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

9、1、本发明在温和反应条件下，显著提高了苯甲醛和氢气的产率，产氢效率是空白cds的6.6倍，苯甲醛的选择性高达99.6％，该方法操作简单，具有广泛的应用前景；

10、2、本发明通过引入双辅助催化剂，将cds与gr和co(oh)2助催化剂以适当的方式结合，以实现促进电荷分离/转移、抑制光腐蚀，从而有助于提高整体催化性能，进而有效地提高cds的性能。

11、3、本发明制备所得的高选择性的种硫化镉纳米立方块-氢氧化钴纳米片阵列-石墨烯复合光催化剂催化效果更明显，并且可以通过光催化将苯甲醇选择性转化为相应的苯甲醛并耦合产生氢气，为获得高价值的苯甲醛提供了一条可持续途径，且其具有制备成本低、环境友好、充分利用电子和空穴等优点。

12、本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。

技术特征：

1.一种硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，cd(ac)2.2h2o质量为0.1156～0.1532g，聚乙烯呲咯烷酮质量为0.8248～1.1054g，c6h5na3o7质量为0.0854～0.1312g，第一离子水预设体积为30ml。

3.根据权利要求2所述的硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，第一次搅拌时间为30min，陈化时间为1h，第一次洗涤采用乙醇进行洗涤，洗涤次数为3次。

4.根据权利要求2所述的硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，水和乙醇的混合溶液采用50ml水和50ml乙醇混合所得，na2s溶液的添加量为20ml/90～110mm，反应时间为2h。

5.根据权利要求2所述的硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，第二次洗涤采用乙醇进行洗涤，洗涤次数为3次，真空干燥温度为60℃，干燥时间为12h。

6.根据权利要求5所述的硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，先将氧化石墨烯溶液超声2h，再将氧化石墨烯(go)溶液加入50ml的第三去离子水中进行第一次超声分散。

7.根据权利要求6所述的硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，氧化石墨烯溶液浓度为2.5～4mg/ml，添加量为4ml，第一次超声分散时间为0.5h，第二次超声分散时间为30min，六水合硝酸钴的添加量为1.8～3.1mmol，第二次搅拌时间为30min。

8.根据权利要求7所述的硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，第二混合溶液体积为50ml，其中柠檬酸三钠的含量为0.19～0.33mmol，六次甲基四胺的含量为1.8～3.3mmol，第三次搅拌采用磁力搅拌，搅拌时间为1h。

9.根据权利要求7所述的硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤4中，去离子水离心洗涤次数为3次，油浴温度为90℃，恒温的条件下剧烈搅拌时间为10h。

10.一种硫化镉-氢氧化钴-石墨烯光催化剂的应用，采用权利要求1至8任意一项所述的制备方法所制备得到的硫化镉纳米立方块-氢氧化钴纳米片阵列-石墨烯复合光催化剂，其特征在于，所述硫化镉纳米立方块-氢氧化钴纳米片阵列-石墨烯复合光催化剂用于液相可见光光催化还原苯甲醇。

技术总结
本发明提出一种硫化镉‑氢氧化钴‑石墨烯光催化剂的制备方法及应用，该方法包括：首先制备CdS纳米立方块，再在离子水中依次加入氧化石墨烯溶液、CdS纳米立方块以及六水合硝酸钴，得到混合溶液，最后将含有柠檬酸三钠和六次甲基四胺的溶液加入到上述混合溶液中，再依次进行油浴加热处理、冷冻干燥，即可制得一种硫化镉纳米立方块‑氢氧化钴纳米片阵列‑石墨烯复合光催化剂。本发明通过引入双辅助催化剂，将CdS与GR和Co(OH)<subgt;2</subgt;助催化剂以适当的方式结合，以实现促进电荷分离/转移、抑制光腐蚀，从而有助于提高整体光催化产氢耦合苯甲醇氧化制苯甲醛性能，进而有效地提高CdS的性能。

技术研发人员：卢康强,邱凯强,杨凯,郝金鸽,刘曾光,魏钰,汪军,陈初阳
受保护的技术使用者：江西理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21