一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法
【专利摘要】一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，它涉及一种制氢催化剂的制备方法。本发明的目的是要解决现有ZnS半导体光催化剂太阳光利用率低、电子和空穴复合几率大和光催化制氢速率低的问题。方法：一、制备Ni(NO3)2·6H2O和Zn(Ac)2·2H2O的混合溶液；二、制备硫脲溶液；三、制备反应液；四、将反应液加入到反应釜中，水热反应，得到Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂。本发明制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂在氙灯照射下分解H2O产氢速率可达到178μmol/h/g～500μmol/h/g，相比未掺杂Ni的ZnS提高了1倍～4倍。本发明可以获得一种Ni掺杂的ZnS光催化剂的制备方法。
【专利说明】
一种N i掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种制氢催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源，在未来的新能源开发中占据着不 可轻视的重要地位。而氢能具有高效、清洁、方便储存等优点，被认为是一种最理想的无污 染绿色能源之一，因此，将太阳能转化为氢能成为太阳能利用的一个重要方向。光催化技术 因其反应速度快、条件温和、效率高和直接利用太阳能来驱动反应等独特性质，逐渐成为一 种理想的制氢方式。光催化技术的核心是制备高催化活性的光催化材料，目前光催化材料 中研究较多的是半导体光催化材料。
[0003] ZnS是一种Π -VI族非常重要的直接宽带隙半导体，禁带宽度为3.6eV~3.8eV，在 很多领域得到了广泛的应用，如化工、陶瓷、红外性能、气敏性、光电、光催化等。但是由于 ZnS的禁带较宽，只能对紫外光响应，太阳能利用率低。因此提高催化剂对太阳光波段的响 应范围，降低禁带宽度，成为提高ZnS材料光催化制氢活性的关键。离子掺杂是引入离子到 半导体光催化剂晶格内部，形成缺陷或改变晶格类型，可使半导体的禁带中形成新的供体 能级或新的价带，从而改变半导体的光吸收性质，最终影响光催化活性。同时，新的杂质能 级还能成为光生电子和空穴的捕获陷阱，从而提高光生电子和空穴的寿命得以延长，提高 光催化活性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是要解决现有ZnS半导体光催化剂太阳光利用率低、电子和空穴复 合几率大和光催化制氢速率低的问题，而提供一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备 方法。
[0005] -种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0006] 一、将Ni(N03)2 · 6H2〇和Zn(Ac)2 · 2H2〇加入到蒸馏水中，再在搅拌速度为60r/min ~300r/min下揽摔20min~60min，得到Ni(N〇3)2 · 6H2O和Zn(Ac)2 · 2H2O的混合溶液；
[0007] 步骤一中所述的Ni(N03)2 · 6H2〇与Zn(Ac)2 · 2H2〇的物质的量比为（0.01~0.20): 1；
[0008] 步骤一中所述的Ni(N03)2 · 6H2〇和Zn(Ac)2 · 2H2〇的总物质的量与蒸馏水的体积比 为8mmol:(20mL~30mL);
[0009] 二、将硫脲加入到蒸馏水中，再在搅拌速度为60r/min~300r/min下搅拌20min~ 60min，得到硫脲溶液；
[0010] 步骤二中所述的硫脲的物质的量与蒸馏水的体积比为40mmol: (20mL~30mL); [0011] 三、将步骤一中得到的Ni(N03)2 · 6H2O和Zn(Ac)2 · 2H2O的混合溶液与步骤二中得 到的硫脲溶液混合，得到反应液；
[0012] 步骤三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比 为(0.67~1·5):1;
[0013]四、将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为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;首先使用去离子水对反应物清洗3次~5次，再使用无 水乙醇对反应物清洗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~ 100°C下干燥10h~24h，得到Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂。
[0014]本发明的优点
[0015] -、本发明利用简单的一步水热法实现了Ni对ZnS的掺杂；
[0016] 二、本发明制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂在氙灯照射下分解H20产氢速率 可达到178μηιο 1 /h/g~500μηιο 1 /h/g，相比未掺杂Ni的ZnS提高了 1倍~4倍。
[0017] 本发明可以获得一种Ni掺杂的ZnS光催化剂的制备方法。
【附图说明】
[0018]图1为实施例一制备的未掺杂Ni的ZnS光催化剂放大5000倍的SEM图；
[0019]图2为实施例二制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂放大5000倍的SEM图；
[0020]图3为实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂放大5000倍的SEM图；
[0021]图4为实施例四制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂放大5000倍的SEM图；
[0022]图5为实施例五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂放大5000倍的SEM图；
[0023]图6为XRD图，图6中1实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂的XRD图，2为实施例二 制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图，3为实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制 氢催化剂的XRD图，4为实施例四制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图，5为实施例 五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图，6为标准卡片roF#80-0007;
[0024] 图7为XRD图在(002)处的放大图，图7中1为实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂 的XRD图在(002)处的放大图，2为实施例二制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图 在(002)处的放大图，3为实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图在(002) 处的放大图，4为实施例四制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图在(002)处的放大 图，5为实施例五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图在(002)处的放大图；
[0025] 图8为紫外可见漫反射图，图8中1为实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂的紫外 可见漫反射图，2为实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的紫外可见漫反射图； [0026]图9为Ni掺杂的ZnS光催化剂在300W氣灯照射下产氢量随光照时间的变化曲线，图 9中1为实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂的产氢量随时间的变化曲线，2为实施例二制 备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的产氢量随时间的变化曲线，3为实施例三制备的Ni掺 杂的ZnS光驱动制氢催化剂的产氢量随时间的变化曲线，4为实施例四制备的Ni掺杂的ZnS 光驱动制氢催化剂的产氢量随时间的变化曲线，5为实施例五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制 氢催化剂的产氢量随时间的变化曲线。
【具体实施方式】
[0027]【具体实施方式】一:本实施方式是一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法 是按以下步骤完成的：
[0028] 一、将Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20加入到蒸馏水中，再在搅拌速度为60r/min ~300r/min下揽摔20min~60min，得到Ni(N〇3)2 · 6H2O和Zn(Ac)2 · 2H2〇的混合溶液；
[0029] 步骤一中所述的Ni(N03)2 · 6H20与Zn(Ac)2 · 2H20的物质的量比为（0.01~0.20): 1；
[0030] 步骤一中所述的Ni(N〇3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的总物质的量与蒸馏水的体积比 为8mmol:(20mL~30mL);
[0031 ] 二、将硫脲加入到蒸馏水中，再在搅拌速度为60r/min~300r/min下搅拌20min~ 60min，得到硫脲溶液；
[0032]步骤二中所述的硫脲的物质的量与蒸馏水的体积比为40mmol: (20mL~30mL); [0033] 三、将步骤一中得到的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与步骤二中得 到的硫脲溶液混合，得到反应液；
[0034] 步骤三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比 为(0.67~1.5):1;
[0035]四、将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为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;首先使用去离子水对反应物清洗3次~5次，再使用无 水乙醇对反应物清洗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~ 100°C下干燥10h~24h，得到Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂。
[0036]本实施方式的优点
[0037] 一、本实施方式利用简单的一步水热法实现了 Ni对ZnS的掺杂；
[0038]二、本实施方式制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂在氙灯照射下分解H20产氢 速率可达到178ymol/h/g~500ymol/h/g，相比未掺杂Ni的ZnS提高了 1倍~4倍。
[0039]本实施方式可以获得一种Ni掺杂的ZnS光催化剂的制备方法。
【具体实施方式】 [0040] 二：本实施方式与一不同点是：步骤一中所述的Ni (NOS)〗· 6H20与Zn(Ac)2 · 2H20的物质的量比为(0.01~0.05):1。其他步骤与 一相同。
【具体实施方式】 [0041] 三:本实施方式与一或二之一不同点是：步骤一中所 述的Ni(N03)2 · 6H20与Zn(Ac)2 · 2H20的物质的量比为(0.01~0.11):1。其他步骤与具体实 施方式一或二相同。
[0042]【具体实施方式】四：本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同点是：步骤一中所 述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的总物质的量与蒸馏水的体积比为8mmol:25mL。其他 步骤与【具体实施方式】一至三相同。
【具体实施方式】 [0043] 五:本实施方式与一至四之一不同点是：步骤二中所 述的硫脲的物质的量与蒸馏水的体积比为40mmol :25mL。其他步骤与一至四 相同。
【具体实施方式】 [0044] 六:本实施方式与一至五之一不同点是：步骤三中所 述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比为1:1。其他步骤与具 体实施方式一至五相同。
【具体实施方式】 [0045] 七:本实施方式与一至六之一不同点是：步骤三中所 述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比为（1~1.5):1。其他 步骤与一至六相同。
【具体实施方式】 [0046] 八:本实施方式与一至七之一不同点是：步骤四中将 反应液加入到反应釜中，再在反应温度为140°C~160°C的条件下反应12h~24h，再自然冷 却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次~5次，再使用无水乙醇对反应 物清洗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70°C下干燥12h，得到 Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂。
[0047] 其他步骤与【具体实施方式】一至七相同。
【具体实施方式】 [0048] 九:本实施方式与一至八之一不同点是：步骤四中将 反应液加入到反应釜中，再在反应温度为160°C~200°C的条件下反应12h~24h，再自然冷 却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次~5次，再使用无水乙醇对反应 物清洗3~5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Ni 掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂。
[0049] 其他步骤与【具体实施方式】一至八相同。
【具体实施方式】 [0050] 十:本实施方式与一至九之一不同点是：步骤四中将 反应液加入到反应釜中，再在反应温度为160°C的条件下反应12h，再自然冷却至室温，得到 反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次，再使用无水乙醇对反应物清洗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Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催 化剂。其他步骤与一至九相同。
[0051 ]采用以下实施例验证本发明的优点：
[0052]实施例一:一种未掺杂的ZnS光催化剂的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0053] 一、将8mmol Zn(Ac)2 · 2H2〇加入到25mL蒸馏水中，再在搅拌速度为200r/min下搅 拌20min，得到Zn(Ac)2 · 2H20溶液；
[0054] 二、将40mmol硫脲加入到25mL蒸馏水中，再在搅拌速度为200r/min下搅拌30min， 得到硫脲溶液；
[0055] 三、将步骤一中得到的Zn(Ac)2 · 2H20溶液与步骤二中得到的硫脲溶液混合，得到 反应液；
[0056] 步骤三中所述的Zn(Ac)2 · 2H20溶液与硫脲溶液的体积比为1:1;
[0057]四、将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为160°C的条件下反应12h，再自然冷 却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次，再使用无水乙醇对反应物清 洗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Ni掺杂的 ZnS光驱动制氢催化剂。
[0058]实施例二：一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，是按以下步骤完成 的：
[0059] -、将0.08mmol Ni(N03)2 · 6H20和7.92mmol Zn(Ac)2 · 2H20加入到25mL蒸馏水中， 再在搅拌速度为200r/min下搅拌20min，得到Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液；
[0000] 二、将40mmol硫脲加入到25mL蒸馏水中，再在搅拌速度为200r/min下搅拌30min， 得到硫脲溶液；
[0061 ] 三、将步骤一中得到的Ni(N〇3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与步骤二中得 到的硫脲溶液混合，得到反应液；
[0062] 步骤三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比 为 1:1;
[0063]四、将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为160°C的条件下反应12h，再自然冷 却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次，再使用无水乙醇对反应物清 洗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Ni掺杂的 ZnS光驱动制氢催化剂。
[0064]实施例三：一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，是按以下步骤完成 的：
[0065] 一、将〇.16mmol Ni(N03)2 · 6H20和7.84mmol Zn(Ac)2 · 2H20加入到25mL蒸馏水中， 再在搅拌速度为200r/min下搅拌20min，得到Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液； [0066] 二、将40mmol硫脲加入到25mL蒸馏水中，再在搅拌速度为200r/min下搅拌30min， 得到硫脲溶液；
[0067] 三、将步骤一中得到的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与步骤二中得 到的硫脲溶液混合，得到反应液；
[0068] 步骤三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比 为 1:1;
[0069] 四、将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为160°C的条件下反应12h，再自然冷 却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次，再使用无水乙醇对反应物清 洗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Ni掺杂的 ZnS光驱动制氢催化剂。
[0070] 实施例四：一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，是按以下步骤完成 的：
[0071] -、将〇.24mmol Ni(N03)2 · 6H20和7.76mmol Zn(Ac)2 · 2H20加入到25mL蒸馏水中， 再在搅拌速度为200r/min下搅拌20min，得到Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液； [0072] 二、将40mmol硫脲加入到25mL蒸馏水中，再在搅拌速度为200r/min下搅拌30min， 得到硫脲溶液；
[0073] 三、将步骤一中得到的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与步骤二中得 到的硫脲溶液混合，得到反应液；
[0074] 步骤三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比 为 1:1;
[0075]四、将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为160°C的条件下反应12h，再自然冷 却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次，再使用无水乙醇对反应物清 洗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Ni掺杂的 ZnS光驱动制氢催化剂。
[0076]实施例五：一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，是按以下步骤完成 的：
[0077] 一、将〇.8mmol Ni(N03)2 · 6H20和7.2mmol Zn(Ac)2 · 2H20加入到25mL蒸馏水中，再 在搅拌速度为200r/min下搅拌20min，得到Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液； [0078] 二、将40mmol硫脲加入到25mL蒸馏水中，再在搅拌速度为200r/min下搅拌30min， 得到硫脲溶液；
[0079] 三、将步骤一中得到的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与步骤二中得 到的硫脲溶液混合，得到反应液；
[0080] 步骤三中所述的Ni(N〇3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比 为 1:1;
[0081] 四、将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为160°C的条件下反应12h，再自然冷 却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次，再使用无水乙醇对反应物清 洗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Ni掺杂的 ZnS光驱动制氢催化剂。
[0082]使用扫描电镜对实验例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂、实验例二制备的Ni掺杂 的ZnS光驱动制氢催化剂、实验例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂、实验例四制备 的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂、实验例五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂进行测 试，如图1-5所示；
[0083]图1为实施例一制备的未掺杂Ni的ZnS光催化剂放大5000倍的SEM图；
[0084]图2为实施例二制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂放大5000倍的SEM图；
[0085]图3为实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂放大5000倍的SEM图；
[0086]图4为实施例四制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂放大5000倍的SEM图；
[0087]图5为实施例五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂放大5000倍的SEM图；
[0088]从图1-图5可知，Ni掺杂前后样品的微观形貌没有明显变化，均表现为微米级小 球。
[0089]图6为XRD图，图6中1实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂的XRD图，2为实施例二 制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图，3为实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制 氢催化剂的XRD图，4为实施例四制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图，5为实施例 五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图，6为标准卡片roF#80-0007;
[0090] 从图6可知，所有样品都表现出ZnS的特征峰，与标准卡片roF#80-0007相对应，没 有发现Ni、Ni -S的相关特征峰，可能是由于Ni的含量太低或是Ni掺杂到Zn的晶格中。
[0091] 图7为XRD图在(002)处的放大图，图7中1为实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂 的XRD图在(002)处的放大图，2为实施例二制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图 在(002)处的放大图，3为实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图在(002) 处的放大图，4为实施例四制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图在(002)处的放大 图，5为实施例五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的XRD图在(002)处的放大图。
[0092]从图7可以明显的看到，实施例二、实施例三、实施例四和实施例五制备的Ni掺杂 的ZnS光驱动制氢催化剂相对于实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂，（002)峰均向高角 度方向移动，根据布拉格方程2d Sin0 = A可以知道，Θ的变化会影响d值的变化，即影响了产 物内部晶格间距，这证明发生了掺杂，而出现的高角度移动是因为Ni的离子半径(〇._A) 小于Zn离子半径C0J8A)，d值变小，根据公式可得Θ将变大，因此向高角度方向移动。
[0093]图8为紫外可见漫反射图，图8中1为实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂的紫外 可见漫反射图，2为实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的紫外可见漫反射图。 [0094]从图8可知，实施例一未掺杂的ZnS光催化剂和实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光催 化剂吸收边几乎一样，均在370.43nm左右，但实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化 剂在可见光区的吸收程度要高于实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂。这表明掺杂后，催 化剂利用太阳能的效率提尚。
[0095]图9为Ni掺杂的ZnS光催化剂在300W氣灯照射下产氢量随光照时间的变化曲线，图 9中1为实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂的产氢量随时间的变化曲线，2为实施例二制 备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的产氢量随时间的变化曲线，3为实施例三制备的Ni掺 杂的ZnS光驱动制氢催化剂的产氢量随时间的变化曲线，4为实施例四制备的Ni掺杂的ZnS 光驱动制氢催化剂的产氢量随时间的变化曲线，5为实施例五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制 氢催化剂的产氢量随时间的变化曲线。
[0096]从图9中可知，实施例二、实施例三、实施例四和实施例五制备的Ni掺杂的ZnS光驱 动制氢催化剂光催化产氢效果明显优于实施例一制备的未掺杂的ZnS光催化剂。与实施例 一制备的未掺杂的ZnS光催化剂相比，实施例二制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的光 催化产氢速率提高了 1倍，实施例三制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的光催化产氢速 率提高了 3.7倍，实施例四制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的光催化产氢速率提高了 2.5倍，实施例五制备的Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的光催化产氢速率提高了1.7倍。
【主权项】
1. 一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，其特征在于一种Ni掺杂的ZnS光驱 动制氢催化剂的制备方法是按以下步骤完成的： 一、 将附0〇3)2.6!12〇和211(4(3)2,2!1 2〇加入到蒸馏水中，再在搅拌速度为6(^/1^11~ 300r/min下揽摔20min~60min，得到Ni(N〇3)2 · 6H2O和Zn(Ac)2 · 2H2〇的混合溶液； 步骤一中所述的Ni(NO3)2 · 6H20与Zn(Ac)2 · 2H20的物质的量比为(0.01~0.20):1; 步骤一中所述的Ni (NO3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的总物质的量与蒸馏水的体积比为 8mm〇I:(20mL~30mL); 二、 将硫脲加入到蒸馏水中，再在搅拌速度为60r/min~300r/min下搅拌20min~ 60min，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40mmol: (20mL~30mL); 三、 将步骤一中得到的Ni(NO3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与步骤二中得到的 硫脲溶液混合，得到反应液； 步骤三中所述的Ni (NO3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比为 (0.67~1.5):1; 四、 将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为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;首先使用去离子水对反应物清洗3次~5次，再使用无水乙 醇对反应物清洗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~KKTC 下干燥IOh~24h，得到Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂。2. 根据权利要求1所述的一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，其特征在于 步骤一中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20与Zn(Ac)2 · 2H20的物质的量比为(0.01~0.05): 1。3. 根据权利要求1所述的一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，其特征在于 步骤一中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20与Zn(Ac)2 · 2H20的物质的量比为(0.01~0.11): 1。4. 根据权利要求1所述的一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，其特征在于 步骤一中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的总物质的量与蒸馏水的体积比为8mmol: 25mL〇5. 根据权利要求1所述的一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，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比为40mmo1:25mL。6. 根据权利要求1所述的一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，其特征在于 步骤三中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比为1:1。7. 根据权利要求1所述的一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，其特征在于 步骤三中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液与硫脲溶液的体积比为（1~ 1.5):1〇8. 根据权利要求1所述的一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，其特征在于 步骤四中将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为140°C~160°C的条件下反应12h~ 24h，再自然冷却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次~5次，再使用无 水乙醇对反应物清洗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70°C下 干燥12h，得到Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂。9. 根据权利要求1所述的一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，其特征在于 步骤四中将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为160°C~200°C的条件下反应12h~ 24h，再自然冷却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次~5次，再使用无 水乙醇对反应物清洗3~5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Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂。10.根据权利要求1所述的一种Ni掺杂的ZnS光驱动制氢催化剂的制备方法，其特征在 于步骤四中将反应液加入到反应釜中，再在反应温度为160°C的条件下反应12h，再自然冷 却至室温，得到反应物;首先使用去离子水对反应物清洗3次，再使用无水乙醇对反应物清 洗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Ni掺杂的 ZnS光驱动制氢催化剂。
【文档编号】C01B3/04GK105944737SQ201610330311
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】姚忠平, 贺雅琼, 张艺方, 夏琦兴, 李东琦, 王建康, 姜兆华
【申请人】哈尔滨工业大学