S和Na2SOj^混合溶液中，在与实施例一中相同的300W氙灯照射下催化制取氢气，光源与反应器距离为5cm，所述的Na2S和Na2SOj^混合溶液中Na2S的浓度为
0.25mol/L，Na2SO^浓度为0.35mol/L，如图13中2所示；图13为制备的可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂在300W氙灯照射下产氢量随光照时间的变化曲线，图13中2为实施例二制备的可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂在300W氙灯照射下产氢量随光照时间的变化曲线；从图13中2可以看出，实施例二制备的可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂随着时间的增加产生的氢气的量随之增加，产生氢气的量随时间基本呈线性关系，产氢速率为31.86mmol/h/go
[0109]实施例三:一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法是按以下步骤完成的:
[0110]一、将 5mmol Zn (Ac) 2.2H20 和 Immol Cd (Ac) 2.2H20 加入到 25mL 蒸饱水中，再在搅拌速度为4r/min下搅拌60min，得到醋酸锌和醋酸镉的混合溶液；
[0111]二、将60mmol硫脲加入到25mL蒸饱水中，再在搅拌速度为3r/min下搅拌90min，得到硫脲溶液；
[0112]三、将醋酸锌和醋酸镉的混合溶液和硫脲溶液混合，得到反应液；
[0113]步骤三中所述的醋酸锌和醋酸镉的混合溶液与硫脲溶液的体积比为1:1 ;
[0114]四、将反应液加入到反应釜中，经氮气吹扫除氧5min后将反应釜封闭，在温度为180°C的条件下反应12h，再自然冷却至室温，得到反应物；先采用去离子水对反应物洗涤3次，再采用无水乙醇对反应物洗涤3次，得到清洗后的反应物；将清洗后的反应物在温度为70°C下干燥12h，得到可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂；
[0115]步骤四中所述的CdxZrvxS中x的取值范围为x = 0.17。
[0116]取0.05g实施例三制备的可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂加入到200mL Na2S和Na2SOj^混合溶液中，在与实施例一和二中相同的300W氙灯照射下催化制取氢气，光源与反应器距离为5cm，所述的Na2S和Na2SOj^混合溶液中Na2S的浓度为0.25mol/L，Na2SOj^浓度为0.35mol/L，如图13中3所示；图13为制备的可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂在300W氙灯照射下产氢量随光照时间的变化曲线，图13中3为实施例三制备的可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂在300W氙灯照射下产氢量随光照时间的变化曲线；从图13中3可以看出，实施例三制备的可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂随着时间的增加产生的氢气的量随之增加，产生氢气的量随时间基本呈线性关系，产氢速率为24.27mmol/h/go
[0117]结合图1和图7可知本发明所制备的CdxZrvxS固溶体光催化剂结晶度较高，因而材料内部和表面的晶格缺陷减少，这意味着减少了光催化反应过程中光生电子-空穴的复合位点的数量；结合图1、图2、图3、图7、图8和图9可以看出本发明制备的CdxZrvxS固溶体光催化剂晶粒尺寸小，比表面积增大，光生电子-空穴到材料表面活性位点的迀移距离将缩短，从而降低了光生电子-空穴复合的概率，同时导致表面活性位点数量的增加，光催化活性提高。综合这些都有利于光催化活性的改善和提高，从而得到如图7所示较高的光催化制氢速率。
【主权项】
1.一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法是按以下步骤完成的: 一、将Zn(Ac)2.2Η20和Cd(Ac)2.2Η20加入到蒸馏水中，再在搅拌速度为lr/min?5r/min下搅拌20min?90min，得到醋酸锌和醋酸镉的混合溶液； 步骤一中所述的Zn (Ac)2.2H20与Cd(Ac)2.2H20的物质的量比为(1.5?9):1 ; 步骤一中所述的Zn(Ac)2.2H20和Cd(Ac)2.2H20的总物质的量与蒸馏水的体积比为Bmmol: (2OmL ?30mL)； 二、将硫脲加入到蒸饱水中，再在搅拌速度为lr/min?5r/min下搅拌30min?120min，得到硫脲溶液； 步骤二中所述的硫脲的物质的量与蒸馏水的体积比为60mmol: (20mL?30mL)； 三、将醋酸锌和醋酸镉的混合溶液与硫脲溶液混合，得到反应液； 步骤三中所述的醋酸锌和醋酸镉的混合溶液与硫脲溶液的体积比为(0.43?1.5):1 ; 四、将反应液加入到反应釜中，经氮气吹扫除氧5min后将反应釜封闭，在温度为140°C?200°C的条件下反应6h?24h，再自然冷却至室温，得到反应物；先采用去离子水对反应物洗涤3次?5次，再采用无水乙醇对反应物洗涤3次?5次，得到清洗后的反应物；将清洗后的反应物在温度为60°C?110°C下干燥6h?12h，得到可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂； 步骤四中所述的CdxZrvxS中X的取值范围为0.1彡X彡0.4。2.根据权利要求1所述的一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的Zn(Ac)2.2H20与Cd(Ac)2.2H20的物质的量比为(1.5?5):1。3.根据权利要求1所述的一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的Zn(Ac)2.2H20和Cd(Ac)2.2H20的总物质的量与蒸饱水的体积比为6mmol: (2OmL?25mL)。4.根据权利要求1所述的一种可见光响应的立方闪锌矿结构的Cd,Zn1^xS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述的硫脲的物质的量与蒸馏水的体积t:匕为6Ommo1:(2OmL ?25mL)。5.根据权利要求1所述的一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于步骤三中所述的醋酸锌和醋酸镉的混合溶液与硫脲溶液的体积比为(0.43?I):1。6.根据权利要求1所述的一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中所述的CdxZrvxS中X的取值范围为0.1 < X < 0.17。7.根据权利要求1所述的一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中将反应液加入到反应釜中，经氮气吹扫除氧5min后将反应釜封闭，在温度为140°C的条件下反应12h，再自然冷却至室温，得到反应物。8.根据权利要求1所述的一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中将反应液加入到反应釜中，经氮气吹扫除氧5min后将反应釜封闭，在温度为160°C的条件下反应12h，再自然冷却至室温，得到反应物。9.根据权利要求1所述的一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中将反应液加入到反应釜中，经氮气吹扫除氧5min后将反应釜封闭，在温度为180°C的条件下反应12h，再自然冷却至室温，得到反应物。10.根据权利要求1所述的一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZrvxS固溶体光催化剂的制备方法，其特征在于步骤四中所述的CdxZrvxS中X = 0.17。
【专利摘要】一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZn1-xS固溶体光催化剂的制备方法，它涉及一种光催化剂的制备方法。本发明目的是要解决现有CdxZn1-xS光催化剂在可见光下分解H2O产氢速率低和成本高的问题。制备方法：一、醋酸锌和醋酸镉的混合溶液；二、制备硫脲溶液；三、制备反应液；四、将反应液经氮气吹扫除氧5min后将反应釜封闭，在温度为140℃～200℃的条件下反应6h～24h，再进行洗涤干燥，得到可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZn1-xS固溶体光催化剂。本发明可以获得一种可见光响应的立方闪锌矿结构的CdxZn1-xS固溶体光催化剂。
【IPC分类】B01J27/04, B82Y30/00, C01B3/04, B82Y40/00
【公开号】CN104941666
【申请号】CN201510345648
【发明人】姚忠平, 贺雅琼, 夏琦兴, 姜兆华
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月19日