CN104959160A - 一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用 - Google Patents

一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN104959160A
CN104959160A CN201510266122.XA CN201510266122A CN104959160A CN 104959160 A CN104959160 A CN 104959160A CN 201510266122 A CN201510266122 A CN 201510266122A CN 104959160 A CN104959160 A CN 104959160A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cds
catalyst
temperature
preparation
mo2n
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510266122.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104959160B (zh
Inventor
马保军
李�杰
徐豪杰
刘万毅
林克英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningxia University
Original Assignee
Ningxia University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningxia University filed Critical Ningxia University
Priority to CN201510266122.XA priority Critical patent/CN104959160B/zh
Publication of CN104959160A publication Critical patent/CN104959160A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104959160B publication Critical patent/CN104959160B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种新型非贵金属光催化助催化剂Mo2N的应用，特别是Mo2N/CdS复合光催化剂的用于可见光催化分解水制氢。Mo2N/CdS复合光催化剂的制备和应用步骤为：(1)利用高温固相氮化的方法，将MoO3制成Mo2N，(2)使用简单沉淀法，制备Mo2N/CdS复合光催化剂，(3)测试可见光下Mo2N/CdS复合光催化剂的产氢活性，较单独的CdS产氢活性提高了6倍以上。使用非贵金属化合物Mo2N作为光催化助催化剂具有储量丰富、成本低廉、光催化活性高的优点。

Description

一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种新型非贵金属光催化助催化剂Mo2N的应用。
背景技术
进入21世纪以来，随着社会的发展，全人类都面临着环境污染和能源短缺两大严重问题，这两个问题能否妥善解决，关系着整个人类社会的发展。氢能由于具有高热量、易储存、清洁无污染等优点，近年来受到了广泛关注，但是由于传统方法在制备氢能的过程中具有能量消耗大的缺点，使得氢能的应用收到了制约。太阳能具有覆盖范围广、清洁、取之不尽的优势，近些年也受到了广泛的关注，但是将太阳能转化为适合人类使用的能源却是一个难题。随着日本科学家发现光催化分解水制氢的现象之后，光催化这种将太阳能转化为氢能的研究就受到了大量的关注，许多科学家在这方面都投入了大量的精力。
在光催化的研究过程中，科学家发现太阳光激发之后产生的电子和空穴很容易进行复合，从而限制了光催化的效率。在负载一些贵金属助催化剂如Pt、Ru、Rh等之后，光催化剂中的电子和空穴得到了很好的分离，而且由于助催化剂的存在也增加了反应活性位点，从而提高了光催化的活性。
但是由于贵金属具有储量低和价格高的缺点，不适合于工业化生产，因此许多科学家试图发现一些非贵金属助催化剂来取代贵金属助催化剂。目前被报道的非贵金属助催化剂主要以金属氧化物和金属硫化物为主，金属氮化物作为光催化助催化剂目前还没有报道。
发明内容
本发明的目的是提出一种非贵金属金属氮化物可以作为光催化助催化剂，Mo2N在光催化中的效果好于Pt等传统贵金属助催化剂的效果。并提出了两种复合光催化剂的制备，从而实现了可见光下高效分解水。
本发明技术是通过以下技术方案来解决的：
由重量比为1:100-1:2的Mo2N与CdS混合组成，优选重量比为1:70-1:40，最优重量比为1:50。
所述复合光催化剂是指在硫化镉沉淀形成之前，使氮化钼颗粒分散于醋酸镉溶液中，在向醋酸镉溶液中滴加硫化钠溶液之后，硫化镉沉淀迅速形成，并与氮化钼进行了类似于包裹状的结合。由于氮化钼的量相较于硫化镉的量很少，因此可以认为是氮化钼负载于硫化镉，氮化钼和硫化镉组成了复合光催化剂。
一种Mo2N/CdS复合光催化剂，其按如下步骤制备获得：
1)制备Mo2N：使用钼酸铵作为钼源，在马弗炉中焙烧，得到MoO3。将得到的MoO3在氨气的氛围下，高温氮化得到Mo2N。
2)制备Mo2N/CdS复合光催化剂：将Mo2N超声分散于醋酸镉溶液中，向醋酸镉溶液中缓慢滴加硫化钠溶液，并保持强力搅拌，将得到的混合物洗涤、干燥就得到了Mo2N/CdS复合光催化剂。
步骤1)中，马弗炉焙烧的时间为2-10h，优选为4-7h，焙烧温度为300-1200℃，优选为400-700℃，氮化的温度为400-1200℃，优选为600-900℃，氮化时间为2-10h，优选为3-7h，氨气的流量为20-540ml/min，优选为50-200ml/min。
步骤2)中，醋酸镉和硫化钠的浓度相同，浓度为0.001-1mol/L，优选为0.1-1mol/L，烘干温度为60-180℃，优选为60-120℃，烘干时间为1-8h，优选为2-7h。
该催化剂用于光催化分解水制氢反应中。
反应原料为：蒸馏水、催化剂、硫化钠、亚硫酸钠；原料的用量比例为：复合光催化剂0.01-2g，蒸馏水20ml-350ml，硫化钠0.1-40g，亚硫酸钠0.1-30g，。反应温度为-20-80℃，反应时间为1-10h，光源为15-450W氙灯或者汞灯。
测试可见光下Mo2N/CdS复合光催化剂的产氢活性，较单独的CdS产氢活性提高了6倍。
使用非贵金属化合物Mo2N作为光催化助催化剂具有储量丰富、成本低廉、光催化活性高的优点。
附图说明
图1.Mo2N负载量与Mo2N/CdS复合光催化剂活性的关系图。
图2.氮化温度与Mo2N/CdS复合光催化剂活性的关系图。CdS的活性是用来做对比。
具体实施方式
以下将通过具体的实施例对发明做进一步阐述：
实施例1：
1)制备Mo2N：在马弗炉中焙烧钼酸铵，焙烧温度为500℃，焙烧时间为4h，将焙烧得到的MoO3在管式炉中进行高温氮化，气氛为氨气，氮化温度为800摄氏度，氮化时间为4h，氨气流量为100ml/min；得到Mo2N；
2)制备Mo2N/CdS复合光催化剂：称取0.04gMo2N超声分散于乙酸镉溶液中，乙酸镉浓度为0.14mol/L，体积为120mL，向分散液中缓慢滴加100mL硫化钠溶液，溶液浓度为0.14mol/L，分离得到固体混合物，将得到的混合物依次用蒸馏水和乙醇洗涤然后再真空烘箱中干燥，干燥温度为90℃，干燥时间为6h；得到光催化剂。
3)光催化制氢反应：将0.1g光催化剂加入到硫化钠和亚硫酸钠的混合溶液中，混合溶液体积为200mL，硫化钠和亚硫酸钠的溶度都是0.5mol/L，采用350W氙灯作为光源，使用420nm滤光片滤掉紫外光，光照时间为1h。
在该反应中，产生97μmol氢气，较单独CdS提高了6倍(采用0.1gCdS代替光催化剂作为对照)。
实施例2
同实施例1，与实施例1不同之处在于，步骤1)中的氮化温度不同。
从图2可以看到，850摄氏度氮化得到的Mo2N/CdS相较于800摄氏度氮化得到的Mo2N/CdS,活性有所降低。在该反应中，850摄氏度氮化得到的Mo2N/CdS产生92μmol氢气，较单独CdS提高了5倍(采用0.1gCdS代替光催化剂作为对照)。
实施例3
同实施例1，与实施例1不同之处在于，步骤2)中称取的Mo2N量不同，所得Mo2N负载量不同。
从图1可以看到，当负载量为3％时，Mo2N/CdS的活性相较2％的Mo2N/CdS活性有所降低。在该反应中，负载量为3％的Mo2N/CdS产生64μmol氢气，较单独CdS提高了4倍(采用0.1gCdS代替光催化剂作为对照)。

Claims (9)

1.一种Mo2N/CdS复合光催化剂，其特征在于：
由重量比为1:100-1:2的Mo2N与CdS复合组成，优选重量比为1:70-1:40，最优重量比为1:50。
2.一种权利要求1所述Mo2N/CdS复合光催化剂的制备方法，其按如下步骤制备获得：
1)Mo2N的制备：采用高温固相法，也可以是水热法、或尿素-玻璃法制备Mo2N；
2)Mo2N作为助催化剂在光催化中起作用，Mo2N负载于CdS上，Mo2N负载于CdS的方法为浸渍法、水热法、沉淀法、机械混合法、负载法、化学交联法、或化学沉积法。
3.一种权利要求1所述Mo2N/CdS复合光催化剂的制备方法，其按如下步骤制备获得：
1)制备Mo2N：将钼源焙烧得到MoO3；将得到的MoO3在氮源中氮化得到Mo2N，氮化过程可以是高温或常温进行，温度区间为20℃-3000℃；
2)制备Mo2N/CdS复合光催化剂：将Mo2N超声分散于醋酸镉溶液中，向醋酸镉溶液中滴加硫化钠溶液，形成CdS沉淀，使Mo2N与CdS结合在一起，收集固体沉淀混合物，将得到的混合物洗涤、干燥形成Mo2N/CdS复合光催化剂。
4.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
步骤1)中，马弗炉焙烧的时间为2-10h，焙烧温度为300-1200℃；优选焙烧的时间为4-7h，优选为焙烧温度400-700℃；
高温氮化的温度为400-1200℃，氮化时间为2-10h；优选高温氮化的温度为600-900℃，优选氮化时间为3-7h，氨气的流量为20-540ml/min，优选为50-200ml/min。
5.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
步骤2)中，醋酸镉和硫化钠的浓度相同，浓度为0.001-1mol/L，优选为0.1-1mol/L，烘干温度为60-180℃，优选为60-120℃，烘干时间为1-8h，优选为2-7h；醋酸镉与硫化钠摩尔用量比为1:3-3:1，优选为1:2-2:1。
6.按照权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
步骤1)中：制备Mo2N所用的钼源可以是钼酸盐、钼粉、氯化钼、硫化钼、氧化钼、钼酸、乙酰丙酮钼中的一种或二种以上；
制备Mo2N的氮化过程中的氮源可以是氨气、氮气以及尿素中的一种或二种以上，以氨气和/或氮气为氮源时，其中还可以含有体积浓度80％的氢气、惰性气体气中的一种或二种以上。
7.一种权利要求1所述复合光催化剂的应用，其特征在于：该催化剂用于光催化或光电催化分解水制氢反应中。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于:
1)复合光催化剂的应用不限于光催化反应，或也可用于光电催化反应；
2)光催化或光电催化反应在光照条件下进行，光源可以是太阳光、汞灯、Xe灯、Led灯以及其他能提供紫外光或可见光的光源中的一种或二种以上；
3)光催化或光电催化反应需要有水的存在，可以是蒸馏水、去离子水、海水、湖水或者其他的水和水溶液中的一种或二种以上；
4)光催化或光电催化反应中可以加入牺牲剂，也可以不加牺牲剂；牺牲剂以一些容易被氧化的物质为主，例如:甲醇、乙醇、甲醛、乳酸、硫化钠、亚硫酸钠等具有还原性物质中的一种或二种以上；
5)光催化或光电催化反应制取氢气、氧气、或氢气和氧气。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于:
反应原料为：蒸馏水、催化剂、硫化钠、亚硫酸钠；原料的用量比例为：复合光催化剂0.01-2g，蒸馏水20ml-350ml，硫化钠0.1-40g，亚硫酸钠0.1-30g；反应温度为-20-80℃，反应时间为1-10h，光源为15-450W氙灯或者汞灯。
CN201510266122.XA 2015-05-22 2015-05-22 一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用 Active CN104959160B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510266122.XA CN104959160B (zh) 2015-05-22 2015-05-22 一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510266122.XA CN104959160B (zh) 2015-05-22 2015-05-22 一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104959160A true CN104959160A (zh) 2015-10-07
CN104959160B CN104959160B (zh) 2021-02-09

Family

ID=54213343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510266122.XA Active CN104959160B (zh) 2015-05-22 2015-05-22 一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104959160B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105854924A (zh) * 2016-05-06 2016-08-17 黑龙江大学 一种氮化铌/硫化镉复合纳米粒子光催化剂的制备方法
CN105854910A (zh) * 2016-05-20 2016-08-17 宁夏大学 一种CoP/CdS复合光催化剂及其制备和应用
CN106006582A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 宁夏大学 六方棒状Mo2N的制备和六方棒状Mo2N及应用
CN108525692A (zh) * 2018-02-12 2018-09-14 山东大学 一种具有高光催化效率和稳定性的光催化体系的制备方法
CN108636434A (zh) * 2018-04-24 2018-10-12 宁夏大学 一种光催化分解水的复合光催化剂及其制备和应用
CN110292943A (zh) * 2019-07-01 2019-10-01 南京工业大学 一种通过尿素制备碳掺杂的金属氮化物及其方法
CN111229260A (zh) * 2020-03-02 2020-06-05 齐鲁工业大学 用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法
CN112717966A (zh) * 2020-12-07 2021-04-30 上海电力大学 二维黑磷-MoO3-x复合材料、其制备方法及应用
CN113134377A (zh) * 2020-01-17 2021-07-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种反式核壳结构光催化剂及其制备与应用
CN113275003A (zh) * 2021-05-17 2021-08-20 南昌航空大学 一种二氧化钼/铋光催化剂及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1669644A (zh) * 2004-03-19 2005-09-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种复合光催化剂及其在生物质制氢应用
CN101829588A (zh) * 2010-05-27 2010-09-15 复旦大学 一种负载型碳化钼催化剂的合成方法
CN103240108A (zh) * 2013-05-22 2013-08-14 南京工业大学 一种甲酸制氢用碳化钼催化剂及其制备方法
CN103316693A (zh) * 2013-07-03 2013-09-25 西北师范大学 含有助催化剂Cd的光催化剂Cd/CdS及其制备和在光催化产氢反应中的应用
CN103936008A (zh) * 2014-04-23 2014-07-23 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种纳米碳化钼的合成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1669644A (zh) * 2004-03-19 2005-09-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种复合光催化剂及其在生物质制氢应用
CN101829588A (zh) * 2010-05-27 2010-09-15 复旦大学 一种负载型碳化钼催化剂的合成方法
CN103240108A (zh) * 2013-05-22 2013-08-14 南京工业大学 一种甲酸制氢用碳化钼催化剂及其制备方法
CN103316693A (zh) * 2013-07-03 2013-09-25 西北师范大学 含有助催化剂Cd的光催化剂Cd/CdS及其制备和在光催化产氢反应中的应用
CN103936008A (zh) * 2014-04-23 2014-07-23 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种纳米碳化钼的合成方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUOPING CHEN ET AL: "Ball-milling combined calcination synthesis of MoS2/CdS photocatalysts for high photocatalytic H2 evolution activity under visible light irradiation", 《APPLIED CATALYSIS A: GENERAL》 *
XU ZONG ET AL: "Photocatalytic H2 Evolution on MoS2/CdS Catalysts under Visible Light Irradiation", 《J. PHYS. CHEM. C》 *
周振华等: "γ-Mo2N的合成及其HDS和HYD性能研究", 《宁德师专学报(自然科学版)》 *
张耀君等: "微量热法研究γ-Mo2N催化剂表面氢的微分吸附热", 《物理化学学报》 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105854924B (zh) * 2016-05-06 2018-06-29 黑龙江大学 一种氮化铌/硫化镉复合纳米粒子光催化剂的制备方法
CN105854924A (zh) * 2016-05-06 2016-08-17 黑龙江大学 一种氮化铌/硫化镉复合纳米粒子光催化剂的制备方法
CN105854910A (zh) * 2016-05-20 2016-08-17 宁夏大学 一种CoP/CdS复合光催化剂及其制备和应用
CN106006582A (zh) * 2016-05-20 2016-10-12 宁夏大学 六方棒状Mo2N的制备和六方棒状Mo2N及应用
CN105854910B (zh) * 2016-05-20 2018-11-20 宁夏大学 一种CoP/CdS复合光催化剂及其制备和应用
CN108525692A (zh) * 2018-02-12 2018-09-14 山东大学 一种具有高光催化效率和稳定性的光催化体系的制备方法
CN108636434A (zh) * 2018-04-24 2018-10-12 宁夏大学 一种光催化分解水的复合光催化剂及其制备和应用
CN108636434B (zh) * 2018-04-24 2020-12-01 宁夏大学 一种光催化分解水的复合光催化剂及其制备和应用
CN110292943A (zh) * 2019-07-01 2019-10-01 南京工业大学 一种通过尿素制备碳掺杂的金属氮化物及其方法
CN110292943B (zh) * 2019-07-01 2022-10-21 南京工业大学 一种通过尿素制备碳掺杂的金属氮化物及其方法
CN113134377A (zh) * 2020-01-17 2021-07-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种反式核壳结构光催化剂及其制备与应用
CN111229260A (zh) * 2020-03-02 2020-06-05 齐鲁工业大学 用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法
CN111229260B (zh) * 2020-03-02 2021-07-20 齐鲁工业大学 用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法
CN112717966A (zh) * 2020-12-07 2021-04-30 上海电力大学 二维黑磷-MoO3-x复合材料、其制备方法及应用
CN113275003A (zh) * 2021-05-17 2021-08-20 南昌航空大学 一种二氧化钼/铋光催化剂及其制备方法和应用
CN113275003B (zh) * 2021-05-17 2023-01-06 南昌航空大学 一种二氧化钼/铋光催化剂及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN104959160B (zh) 2021-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104959160A (zh) 一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用
CN105964305B (zh) ZnIn2S4/NH2-MIL-125(Ti)复合可见光催化剂及其制备方法
CN104923278A (zh) 一种新型石墨烯基Mo2N-Mo2C/CdS复合光催化剂及其制备和应用
US9499402B2 (en) Method for preparing a supported ruthenium catalyst
CN104959158B (zh) 一种Mo2C/CdS复合光催化剂及其制备和应用
CN103480353A (zh) 一种用水热法合成碳量子点溶液制备复合纳米光催化剂的方法
CN101367042B (zh) 一种掺杂二氧化钛光催化剂的制备方法
CN104258886B (zh) 一种磷酸银/氧空穴型二氧化钛复合光催化剂及制备方法
CN106006582A (zh) 六方棒状Mo2N的制备和六方棒状Mo2N及应用
CN111905824B (zh) 一种双配体金属有机骨架光催化剂及其应用
CN106334554A (zh) 一种在可见光下具有高效光催化活性的ZnO/Ag复合纳米光催化剂
CN111871465B (zh) 一种双配体金属有机骨架光催化剂及其制备方法
CN105251506A (zh) 一种负载型钴锰复合氧化物催化剂及其制备方法
CN103933967A (zh) 一种纳米钼酸铋可见光催化剂的仿生合成方法
CN106423223B (zh) 一种饼状多孔结构MoSe2@TiO2光催化剂及其制备方法
CN105772103A (zh) 甲基氨基碘化亚锡-二氧化钛可见光催化材料的制备方法
CN105771953B (zh) 一种钛酸锌/二氧化钛复合纳米材料的制备方法
CN105727934B (zh) 一种大孔-介孔TiO2掺杂过渡金属的脱硝催化剂及其制备方法
CN102698784A (zh) 一种可见光响应催化剂及其制备方法
CN101244385A (zh) 一种高效光催化材料的制备方法
CN106732587B (zh) 一种高产氢性能原子态Ag修饰的ZnO多晶纳米带组装结构的制备方法
CN101690891A (zh) 一种可见光催化剂SnWO4的合成方法
CN108855222B (zh) ZCS@Ni-MOF纳米复合材料及其制备和应用
CN102698789B (zh) 一种用于二氧化碳重整甲烷制合成气催化剂的制备方法
CN105854924A (zh) 一种氮化铌/硫化镉复合纳米粒子光催化剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant