一种双硫缺陷硫化钼/硫化铟锌复合催化剂的制备方法和应用

本发明涉及一种双硫缺陷硫化钼/硫化铟锌(mos2-x/znin2s4-x)复合催化剂的制备方法及在光催化水还原产氢方向的应用，属于功能性技术材料领域。

背景技术：

1、近年来，直接缺陷工程已成为一种提高性能的有效方法。表面缺陷可以作为电子捕获位点，增强电子-空穴分离。在制氢方面，s缺陷由于能够改变电子结构和增加活性位的性质而具有良好的性能。s缺陷通常使用单步方法引入，可能是由于它们的不稳定性。此外，s缺陷在复合催化剂中的作用也经常被混淆。不同s缺陷的协同效应在化合物半导体中也很少被研究。硫化铟锌znin2s4(zis)是一种普遍存在的金属硫化物，具有合适的能带结构和广泛的比表面积，当暴露在可见光下时可以显示出显著的催化活性。zis通常与助催化剂配合使用，以获得更高的产氢活性和改善其化学稳定性。二硫化钼mos2具有层状结构，因其经济高效、吸附氢自由能低而被广泛用作助催化剂。其活性位点多位于边缘和缺陷位置，主要吸附氢原子。基面基本上是惰性的，但缺陷和应变可以增强其导电性和活性位点。因此，对主催化剂和助催化剂同时进行缺陷工程，似乎具有很大的制氢潜力。

技术实现思路

1、本发明提供了一种主-助双硫缺陷硫化钼/硫化铟锌催化材料的制备方法和应用，该材料可以实现在太阳光下高效光催化产氢。该材料通过两步水热法将缺陷硫化钼纳米片穿插在缺陷硫化铟锌纳米球中，得到的材料呈纳米球状。加入过量的硫源来调制缺陷，这是因为过量的硫脲可以吸附在纳米晶体表面，阻碍了部分取向晶体的生长，从而形成空位。两种材料的穿插提高了比表面积，增加了活性位点。且缺陷结构的引入导致光生电子转移速率快，电子空穴复合率低，析氢动力学加快。

2、一种双缺陷硫化钼/硫化铟锌复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：

3、步骤1)：将钼酸铵和过量的硫脲加入水中搅拌分散，然后转入聚四氟乙烯高压反应釜中进行水热，干燥后得到缺陷硫化钼，所述钼酸铵和硫脲的物质的量的比例为1：x，其中x为30以上。

4、步骤2)：将醋酸锌，氯化铟，和过量的硫代乙酰胺加入水中搅拌分散，所述醋酸锌，氯化铟，和硫代乙酰胺的摩尔比为1：2：y，其中y为8以上，然后再加入上述步骤1)得到的缺陷硫化钼，再次搅拌超声后转入到聚四氟乙烯高压反应釜进行水热，洗涤干燥后得到有双硫缺陷的硫化钼/硫化铟锌。

5、进一步的，步骤1)中，钼酸铵和硫脲的物质的量的比例为1：30，水热温度为180-200℃，水热时间为16-20h。

6、进一步的，步骤2)中，醋酸锌，氯化铟，硫代乙酰胺的物质的量的比例为分别为1：2：8，水热温度为160-180℃，水热时间为12-18h。

7、进一步的，所述双缺陷硫化钼/硫化铟锌中所述硫化钼和所述硫化铟锌的质量比为0.02-0.16:1。

8、进一步的，一种双缺陷硫化钼/硫化铟锌复合材料，所述复合材料由所述的制备方法制备得到。

9、进一步的，一种双缺陷硫化钼/硫化铟锌复合材料在光催化水还原产氢方向的应用，所述复合材料由所述的制备方法制备得到。

10、本发明的有益技术效果

11、1、msv/zisv中zis的缺陷改变了电子结构，形成了额外的光生载流子，加速了电子-空穴对的分离。电子随后在被输送到ms中，进一步提高了电子的迁移速率。同时，msv上的缺陷诱导电子重排，导致电子最终聚集在msv的缺陷上，参与水还原过程，从而进一步加速了产氢反应。相较于单一的硫化铟锌，引入缺陷硫化钼有效的提高了对光的吸收和比表面积。

12、2、双缺陷结构暴露出更多的活性位点可以优化材料的电子结构，影响电子性质。

13、3、缺陷的引入可以使电子更倾向于缺陷位点，从而促进了载流子的分离，获得更高的催化性能。

14、4、此发明中所涉及到的原材料均经济易得，所进行的实验步骤简单方便。

技术特征：

1.一种双缺陷硫化钼/硫化铟锌复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，钼酸铵和硫脲的物质的量的比例为1：30。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，水热温度为180-220℃，水热时间为16-24h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，醋酸锌，氯化铟，硫代乙酰胺的物质的量的比例为分别为1：2：8。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，水热温度为160-180℃，水热时间为12-18h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述双缺陷硫化钼/硫化铟锌中所述硫化钼和所述硫化铟锌的质量比为0.02-0.16：1。

7.一种双缺陷硫化钼/硫化铟锌复合材料，其特征在于，所述复合材料由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到。

8.一种双缺陷硫化钼/硫化铟锌复合材料在光催化水还原产氢方向的应用，其特征在于，所述复合材料由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结
本发明提供了一种双硫缺陷硫化钼/硫化铟锌(MoS<subgt;2‑x</subgt;/ZnIn<subgt;2</subgt;S<subgt;4‑x</subgt;)复合催化剂的制备方法和应用，所述材料在光催化产氢方面具有良好的应用。本发明首先以钼酸铵和硫脲为原料在聚四氟乙烯高压反应釜水热制备缺陷硫化钼MoS<subgt;2‑x</subgt;；然后以醋酸锌，氯化铟(和硫代乙酰胺为原料，再加入缺陷硫化钼，最终转入聚四氟乙烯高压反应釜进行水热，洗涤，干燥后得到双硫缺陷硫化钼/硫化铟锌MoS<subgt;2‑x</subgt;/ZnIn<subgt;2</subgt;S<subgt;4‑x</subgt;(MSv/ZISv)。本发明所述的双缺陷既形成了额外的光生载流子，加速了电子‑空穴对的分离。同时电子随后内建电场的影响下进一步提高了电子的迁移速率，在光催化水产氢方面表现出较高的活性。

技术研发人员：张金龙,周亮,雷菊英,郑一凡,王雨,赵青子,李宇杰,史俊硕,赵鑫,芦文博
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17