，冷却后离心、清洗、真空干燥得到MoS2/CdS纳米复合材料。
[0041 ] 图1为实施例1中所制备的MoS2/CdS纳米复合材料以及纯CdS纳米棒和MoS2标准I3DF卡片的粉末X射线衍射谱图，由该图可知，按照上述方法制备出了MoS2/CdS纳米复合材料。
[0042]图2和图3为实施例1中制备的MoS2/CdS纳米复合材料的透射电子显微镜照片。由图2可以看出，层状MoS2紧密生长在硫化镉纳米棒的壁层上，且呈不连续分布，图3中弯曲的线可以看出MoS2的层数在2-4层之间，如图3中箭头标示所示生长于硫化镉纳米棒壁层上的M0S2单层层间距为0.61nm。
[0043]图4为实施例1中制备的MoS2/CdS纳米复合材料的高倍透射电子显微镜照片，由图4可知，片层M0S2为短程有序长程无序的无定型结构，同时CMS和M0S2之间的界面明显，晶格线在界面处连在一起。这种外延生长结构有利于电子的传输和收集。
[0044]由上述鉴定图谱进一步证实了，采用本发明所提供的制备方法可以获得MoS2原位生长于CMS纳米棒上的纳米复合结构(MoS2/CdS)。
[0045]将本实施例1中制备的MoS2/CdS纳米复合材料作为催化剂应用于光催化分解水产氢反应中。具体实验方法如下:
[0046]将0.2g实施例1中制备的MoS2/CdS纳米复合材料催化剂超声分散于200mL乳酸水溶液中(乳酸/水的体积比为1/10)，将得到的悬浊液转移至顶部开窗的石英反应器中，并开启磁力搅拌，同时用真空栗将系统抽为真空，开启光源开始反应。上述光催化分解水反应所用的光源功率为300W，其波长大于420nm的光由装在出射光镜头的420nm滤光片获得，整个反应系统由管路与气相色谱(T2100，天美公司)相连，用于检测系统内气体。(反应所用光源(PLS-SEX300)及产氢系统购于北京泊菲莱科技有限公司)，实施例1中所制备的MoS2/CdS纳米复合材料催化活性用反应4小时内的平均产氢速率作为评价标准，以毫摩尔每克每小时(mmol/g/h)为计量单位。
[0047]为了便于对MoS2/CdS纳米复合材料催化产氢活性的对比，对等量的纯CdS纳米棒，纯MoS2和采用焙烧法制备的MoS2/CdS复合材料的活性也做了对比测试。上述纯二硫化钼的做法为将0.76g的钼酸钠溶解于30mL水中，并转移至50mL聚四氟乙烯反应釜中，密封后放入烘箱中220 0C反应24小时，冷却后离心、清洗、真空干燥得到纯MoS2。上述焙烧法制备的MoS2/CdS的做法为将0.5克商业硫化镉超声分散于30ml去离子水中，加入0.08g钼酸钠强力搅拌12小时，离心、真空干燥;将干燥后的粉末放入管式炉中通H2S气体600°C下焙烧6小时得到MoS2/CdS复合材料催化剂；
[0048]图5为实施例1中制备的MoS2/CdS纳米复合材料与纯CdS和纯MoS2和焙烧法制得的MoS2/CdS复合材料催化剂的光催化产氢活性的对比图。从图5的对比中可以发现，本发明实施例I中所制备的MoS2/CdS纳米复合材料的活性为49.80mmol/g/h，而纯CdS的催化活性为
0.35mmol/g/h，纯MoS2未表现出催化产氢活性，焙烧法制得的MoS2/CdS催化活性为5mmol/g/h，这说明采用本发明的方法制备的MoS2/CdS纳米复合材料能够极大地提高CdS的催化活性。
[0049]实施例2
[0050]具体制备方法与实施例1中的基本相同，不同之处在于:选用氯化镉代替硝酸镉制备CdS纳米棒，进而制备得到MoS2/CdS纳米复合材料。实施例2中所制备的MoS2/CdS纳米复合材料按照与实施例1中相同的方法测试其光催化分解水产氢的性能，其光催化分解水产氢活性为 49.18mmol/g/h0
[0051 ] 实施例3
[0052]具体制备方法与实施例1中的基本相同，不同之处在于:溶剂热反应选用220°C的温度下反应12小时来制备CdS纳米棒。按照与实施例1中相同的方法测试实施例3中所制备的MoS2/CdS纳米复合材料的光催化分解水产氢性能，其光催化分解水产氢活性为49.24mmol/g/h0
[0053]实施例4
[0054]具体制备方法与实施例1中的基本相同，不同之处在于:用钼酸铵代替钼酸钠作为钼源，以制备得到MoS2/CdS纳米复合材料。按照与实施例1中相同的方法测试实施例4中所制备的MoS2/CdS纳米复合材料的光催化分解水产氢性能，其光催化分解水产氢活性为49.50mmol/g/h。
[0055]实施例5
[0056]具体制备方法与实施例1中的基本相同，不同之处在于:水热反应过程中所用的钼酸钠和硫脲的质量比不同，本实施例中水热反应过程中所用的钼酸钠和硫脲的质量分别为
0.06g和0.1Og,进而制备得到M0S2/CdS纳米复合材料。按照与实施例1中相同的方法测试实施例5中所制备的MoS2/CdS纳米复合材料的光催化分解水产氢性能，其光催化分解水产氢活性为38.50mmol/ g/h。
[0057]实施例6
[0058]具体制备方法与实施例1中的基本相同，不同之处在于:水热反应的温度不同，本实施例中水热的温度采用280°C下反应12小时，进而制备得到MoS2/CdS纳米复合材料。
[0059]按照与实施例1中相同的方法测试实施例6中所制备的MoS2/CdS纳米复合材料的光催化分解水产氢性能，其活性为49.56mmol/g/h。
[0060]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种MoS2/CdS纳米复合材料，包括纳米硫化镉，以及在所述纳米硫化镉上原位生长的无定型结构的层状纳米二硫化钼。2.根据权利要求1所述的二硫化钼-硫化镉纳米复合材料，其特征在于，所述纳米硫化镉为棒状，优选其长度为5nm?20μηι，又优选为0.5?2μηι;其直径优选为2?200nm，又优选为20?30nm。3.根据权利要求1或2所述的二硫化钼-硫化镉纳米复合材料，其特征在于，所述层状纳米二硫化钼分散在纳米硫化镉的表面上，优选的，所述层状纳米二硫化钼的层数为I?10层;优选为I?5层。4.根据权利要求1-3中任一项所述的二硫化钼-硫化镉纳米复合材料，其特征在于，所述层状纳米二硫化钼的厚度为0.6?6.lnm，更优选1.5?5nm。5.一种权利要求1-4中任一项所述的二硫化钼-硫化镉纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)以溶剂热法制备纳米硫化镉，例如将镉源和硫源溶于有机胺中，采用溶剂热反应制备纳米CdS; 2)以水热法在所述纳米硫化镉上原位生长层状纳米二硫化钼，例如，将所述纳米CdS分散于水中，加入适量钼源和硫源，采用水热反应在所述纳米CdS上原位生长层状纳米二硫化钼。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤I)中， 所述镉源和硫源的摩尔比为(1:1)?(1: 10);优选地，所述镉源和硫源的摩尔比为1:5;所述镉源和硫源与有机胺的摩尔比(1:20)?(1: 10000)，优选地，所述镉源和硫源与有机胺的摩尔比例如可以为1:100。 所述步骤I)中，制备纳米硫化镉所用的镉源选自硫酸镉、硝酸镉、氯化镉和高氯酸镉中的一种或多种;优选为硝酸镉； 硫源为硫脲或者二甲基亚砜;优选为硫脲； 优选地，所述有机胺选自乙二胺，三乙二胺和油胺中的一种或多种，更优选为乙二胺。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤I)中，制备纳米硫化镉的溶剂热反应温度为100 °C?300 °C，优选为160?260 °C，反应时间为I?60小时； 优选地，溶剂热反应例如可以是在160°C下反应24小时；或者在220°C下反应12小时来制备纳米(MS。8.根据权利要求5-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中， 所述的水为去离子水，钼源与硫源的摩尔比为1:1?1:60; 所述钼源选自钼酸钠、钼酸铵和硫钼酸铵中的一种或多种，优选为钼酸钠;所用硫源为硫脲或者二甲基亚砜，优选为硫脲。 优选地，所述钼源与硫源的质量比例如可以为钼酸钠:硫脲= 2:3;或者3:5。9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中，原位生长层状纳米二硫化钼的水热反应温度为150 0C?300 0C，反应时间为I?60小时； 优选地，例如可以在220 0C下反应24小时;或者在280 °C下反应12小时。10.—种权利要求1-4中任一项所述的二硫化钼-硫化镉纳米复合材料在光催化分解水产氢中的应用。
【专利摘要】本发明涉及一种二硫化钼-硫化镉纳米复合材料及其制备方法与在光催化分解水产氢中的应用。该纳米复合材料包括纳米硫化镉，以及在其上原位生长的无定型结构的层状纳米二硫化钼。本发明采用纳米硫化镉作为载体，由于其具有纳米结构，一方面有利于缩短电子空穴的传输路径，另一方面其比表面积大，有利于控制二硫化钼的负载量。并且其中的二硫化钼呈层状且为无定型结构，作为光催化分解水产氢催化剂使用时，为光电子与水中氢离子反应提供了大量活性位点，从而提高了催化活性。采用本发明的二硫化钼-硫化镉纳米复合材料作为催化剂，具有方法简单、成本低、催化活性高等诸多优点。
【IPC分类】C01B3/04, B01J27/051
【公开号】CN105664977
【申请号】CN201610076935
【发明人】胡劲松, 万立骏, 尹兴良
【申请人】中国科学院化学研究所
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月3日