CN105688945B - MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂 - Google Patents
MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105688945B CN105688945B CN201610162861.9A CN201610162861A CN105688945B CN 105688945 B CN105688945 B CN 105688945B CN 201610162861 A CN201610162861 A CN 201610162861A CN 105688945 B CN105688945 B CN 105688945B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cds
- mos
- nanometer sheet
- shell structure
- composite photo
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 10
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 10
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 10
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 9
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 5
- NASFKTWZWDYFER-UHFFFAOYSA-N sodium;hydrate Chemical compound O.[Na] NASFKTWZWDYFER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 4
- VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L molybdic acid Chemical compound O[Mo](O)(=O)=O VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 3
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 abstract description 76
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 17
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 14
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical group OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910021555 Chromium Chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 150000001786 chalcogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000002498 deadly effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- LMBWSYZSUOEYSN-UHFFFAOYSA-N diethyldithiocarbamic acid Chemical compound CCN(CC)C(S)=S LMBWSYZSUOEYSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229950004394 ditiocarb Drugs 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 235000012149 noodles Nutrition 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007540 photo-reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
- B01J27/047—Sulfides with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
- B01J27/051—Molybdenum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二硫化钼（MoS2）纳米片/硫化镉（CdS）纳米线核壳结构复合光催化剂及其制备方法，属于材料制备及光催化技术领域。该复合光催化剂是以一维CdS纳米线为核、二维MoS2纳米片为壳，采用水热法，通过静电自组装方式复合而成。本发明原材料易得，制备方法过程简单、操作方便，所制备的核壳结构复合材料稳定较好，具有优良的光催化活性，可用于催化光解水制氢，且该核壳结构能够有效地防止硫化镉纳米线的硫流失，减缓光腐蚀，在光催化领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于材料制备及可见光光催化技术领域，具体涉及一种MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂及其制备方法。
背景技术
当今能源与环境问题日益严重，引起了全球范围内的广泛重视。光催化技术则是解决能源与环境这两个问题的一种潜在的理想途径。而目前制约光催化剂在实际生产中应用的主要原因是太阳能利用率低、光催化剂稳定性不够，从而无法循环使用等。因此，为了能够更好地利用太阳能，制备出高效、稳定的可见光光催化剂对解决目前的能源和环境问题具有深远意义。
硫属化合物是指含有ⅥA族S2-、Se2-、Te2-元素的一类化合物。其中作为代表的金属硫化物可以被看作是晶格中的氧原子被硫原子所取代的一种化合物。由于S3p比O2p轨道的能级要高，所以过渡金属硫化物的价带电势要比相应的氧化物的价带电势高，禁带宽度相对比较窄，多数为可见光催化剂。众所周知，CdS是金属硫化物中一种重要的半导体光催化材料，其禁带宽度为2.4 eV，具有较好的可见光吸收性能。同时，CdS在可见光激发后产生的光生电子可转移到材料表面，具有较强的还原能力，能够顺利还原氢离子而产生氢气，因此，在解决能源问题上可以发挥良好的作用。但单组分CdS的量子效率低，光生电子与空穴容易复合，大大降低了其光催化性能的效率。因此，目前主要通过与其他助催化剂的复合对单组分CdS进行优化改性。过渡金属，特别是一些贵金属，常常被用作光催化材料的助催化剂。但是由于贵金属自然储量有限，价格昂贵，会增加光催化体系的合成成本。因此，寻找廉价、储量丰富的高性能助催化剂替代贵金属，是构造复合光催化材料的重要一环。
研究表明，在CdS颗粒表面负载少量的MoS2，其光解水产氢活性大大提高，甚至高于负载贵金属Pt时的活性。但是，CdS存在着在光照下容易被光生空穴氧化而发生光腐蚀这一致命弱点，使得CdS催化剂的稳定性变差，光催化活性降低。对于其光腐蚀现象，研究者们主要采取了两种策略，其一，通过构造异质结来导走空穴，如CdS-MoS2-In2S3三元结构；其二，通过形貌结构的优化来防止硫流失，如CdS-ZnS核壳结构等。但目前还未见到有二维MoS2和一维CdS组成核壳结构的光催化剂的相关报道。
CN 103566953A公开了一种一维复合纳米光催化剂及其制备方法和应用，该光催化剂为原子层厚MoS2修饰的CdS纳米棒结构，表达式为CdS:MoS2。该催化剂通过多元醇加压技术实现了CdS:MoS2复合纳米光催化剂的合成，具有太阳光解水制氢性能，有较高的太阳光制氢效率。但该专利的制备方法较为复杂，同时，该专利制备的复合光催化剂其两构成单元间没有特定的结构方式，不具有核壳结构所具有的特殊性质，难以实现有效地提高CdS的光稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂及其制备方法，所得复合光催化剂稳定较好，具有优良的光解水活性，且其核壳结构能够有效地防止硫化镉纳米线的硫流失，减缓光腐蚀，在光催化领域具有广阔的应用前景。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂，其是以一维CdS纳米线为核、二维MoS2纳米片为壳，通过静电自组装方式复合而成；
其中，MoS2纳米片与CdS纳米线的重量比为0.2:1~0.5:1；所述CdS纳米线的长为1-2μm，宽为30-80 nm。
所述MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂的制备方法是先利用溶剂热反应制备CdS纳米线，然后将其经酸处理后，与二水合钼酸钠、硫代乙酰胺经水热反应制备而成；
其具体包括以下步骤：
（1）制备CdS前驱体
室温下将铜试剂溶于去离子水中，然后按铜试剂与氯化铬的摩尔比为1.5:1~2:1加入氯化铬，磁力搅拌1-2小时，即得到CdS前驱体Cd(S2CNEt2)2，所得产物分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干；
（2）制备CdS纳米线
将步骤（1）制得的Cd(S2CNEt2)2加入到聚四氟乙烯反应釜中，加入乙二胺至反应釜容积80%，磁力搅拌至完全溶解，在180℃下反应24小时，所得产物自然冷却到室温，分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，即得到CdS纳米线；
（3）制备MoS2/CdS复合材料
将步骤（2）得到的CdS纳米线超声分散于酸性溶液中，磁力搅拌12-24小时，得到酸处理后的CdS纳米线；然后将酸处理后的CdS纳米线超声分散于水中，按CdS与MoS2的比例经换算后依次加入所需量的二水合钼酸钠和硫代乙酰胺，搅拌均匀，转移到聚四氟乙烯反应釜中，升温至200℃，保温反应24小时；所得产物自然冷却到室温，分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，制得所述MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂。
步骤（3）所述酸性溶液为盐酸，其pH值为1。
所得MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂可用于催化光解水制氢。
本发明的显著优点在于：
本发明提出的MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂，可以同时有效地提高CdS的光稳定性和光催化活性。所制备的核壳结构复合光催化剂的二维MoS2纳米片和一维CdS纳米线表面结合紧密，可以有效地提高光生载流子的分离，降低载流子的复合率，从而有效地提高CdS的光催化活性；同时，不稳定的CdS被MoS2纳米片包裹，可避免与水接触而被离子化，从而有效地提高了CdS的稳定性；此外，核壳结构能有效地防止CdS的硫流失，从而有效地减缓CdS的光腐蚀。
经试验证明，本发明所得MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂的产氢效率达到26.142 mmol h-1 g-1，是纯CdS纳米线产氢效率的54.7倍，CdS纳米线/铂复合材料的1.88倍，也明显高于现有一维复合纳米光催化剂CdS:MoS2，同时其具有良好的光稳定性。
本发明还提出了一种二维MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂的制备方法，其原料易得，过程简单，操作方便，生产成本低，适合工业化推广。
附图说明
图1为纯CdS纳米线与二维MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂的XRD图。
图2为本发明二维MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂的透射电镜图。
图3为纯CdS纳米线、纯MoS2纳米片、二维MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂、CdS纳米线/铂复合材料的光催化产氢效果图。
图4为本发明二维MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂、CdS纳米线/铂复合材料的稳定性评价图，其中，（A）为产氢量随时间变化的对比图，（B）为产氢速率的对比图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1 CdS纳米线前驱体的制备
室温下将铜试剂（二乙基二硫代氨基甲酸钠）溶于适量的去离子水中，然后按铜试剂与氯化铬的摩尔比为2:1加入氯化铬，磁力搅拌2小时，即得到CdS前驱体Cd(S2CNEt2)2，所得的产物分别用去离子水、乙醇洗涤3次，离心收集沉淀，真空烘干。
实施例2 制备CdS纳米线
将实施例1中制得的Cd(S2CNEt2)2 0.9g~1.3g加入到聚四氟乙烯反应釜中，加入乙二胺至反应釜容积80%，磁力搅拌至完全溶解，将其在180℃下反应24小时，所得产物自然冷却到室温，分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，即得到CdS纳米线。
实施例3 制备MoS2/CdS复合材料
将实施例2中制得的CdS纳米线 50 mg超声分散于pH=1的盐酸中，磁力搅拌24小时，得到酸处理后的CdS纳米线，将酸处理后的CdS纳米线超声分散于40mL的水中，然后依次加入25 mg二水合钼酸钠和50 mg硫代乙酰胺，搅拌均匀，转移到聚四氟乙烯反应釜中，升温至200℃，保温反应24小时；所得产物自然冷却到室温，分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，制得MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂。
图1为实施例2所得纯CdS纳米线和实施例3所得二维MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂的X射线衍射图。图2为实施例3所得二维MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂的透射电镜图。从图1、2中可以看出，所合成的复合催化剂确实为MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构。
实施例4 制备纯二维MoS2纳米片
在聚四氟乙烯反应釜中依次加入25 mg二水合钼酸钠和50 mg硫代乙酰胺，搅拌均匀，放入烘箱，升温至200℃，保温反应24小时；所得产物自然冷却到室温，分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，制得纯二维MoS2纳米片。
实施例5 制备CdS纳米线/铂复合材料
将氯铂酸滴加至CdS纳米线溶液中，光照1小时，通过光还原方法制得CdS纳米线/铂复合材料。
实施例6
分别取实施例2、3、4、5中制得的催化剂各20 mg，分散在100 mL含有10 mL乳酸的水溶液中，将其加入反应器中，5℃恒温条件下对反应体系进行脱气，用波长大于410 nm的可见光照射反应体系，利用气相色谱进行分析，以氩气作为载气，隔一个小时取一个样，检测制氢产量，计算4小时的平均产氢速率，其结果见图3。
由图3可知，MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合催化剂催化活性最高，其产率为26.142 mmol h-1 g-1，是纯的CdS纳米线产氢效率的54.7倍，CdS纳米线/铂复合材料活性的1.88倍。
实施例7
分别取实施例3、5中制得的催化剂各20 mg，分散在100 mL含有10 mL乳酸的水溶液中，将其加入反应器中，5℃恒温条件下对反应体系进行脱气，用波长大于410 nm的可见光连续照射12小时，观察其每小时的产氢量变化，利用气相色谱进行分析，其结果见图4，其中，（A）为产氢量随时间变化的对比图，（B）为产氢速率的对比图。
由图4可知，MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合可见光光催化剂的催化效果比CdS纳米线/铂复合可见光光催化剂更稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (2)
1.一种MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂的制备方法，其特征在于：先利用溶剂热反应制备CdS纳米线，然后将其经酸处理后，与二水合钼酸钠、硫代乙酰胺进行水热反应，制得所述MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂；该复合光催化剂是以一维CdS纳米线为核、二维MoS2纳米片为壳，通过静电自组装方式复合而成；
其具体包括以下步骤：
（1）制备CdS前驱体
室温下将铜试剂溶于去离子水中，然后按铜试剂与氯化镉的摩尔比为1.5:1~2:1加入氯化镉，磁力搅拌1-2小时，即得到CdS前驱体Cd(S2CNEt2)2，所得产物分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干；
（2）制备CdS纳米线
将步骤（1）制得的Cd(S2CNEt2)2加入到聚四氟乙烯反应釜中，加入乙二胺至反应釜容积80%，磁力搅拌至完全溶解，在180℃下反应24小时，所得产物自然冷却到室温，分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，即得到CdS纳米线；
（3）制备MoS2/CdS复合材料
将步骤（2）得到的CdS纳米线超声分散于酸性溶液中，磁力搅拌12-24小时，得到酸处理后的CdS纳米线；然后将酸处理后的CdS纳米线超声分散于水中，依次加入二水合钼酸钠和硫代乙酰胺，搅拌均匀，转移到聚四氟乙烯反应釜中，升温至200℃，保温反应24小时；所得产物自然冷却到室温，分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，制得所述MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂。
2.根据权利要求1所述MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述酸性溶液为盐酸，其pH值为1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610162861.9A CN105688945B (zh) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610162861.9A CN105688945B (zh) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105688945A CN105688945A (zh) | 2016-06-22 |
| CN105688945B true CN105688945B (zh) | 2018-06-15 |
Family
ID=56231523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610162861.9A Expired - Fee Related CN105688945B (zh) | 2016-03-22 | 2016-03-22 | MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105688945B (zh) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106179412B (zh) * | 2016-07-26 | 2018-08-24 | 陕西科技大学 | 一种制备片状SmS-CrS2层间不匹配化合物的方法 |
| CN106378160B (zh) * | 2016-09-19 | 2018-11-09 | 江苏大学 | 一种制备CdS/MoS2复合空心方块光催化剂的方法 |
| CN107029755B (zh) * | 2017-04-16 | 2019-07-23 | 桂林理工大学 | 一种异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN107317005A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-11-03 | 山西大学 | 一种混合金属硫化物电极及其制备方法 |
| CN109133155A (zh) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 海门市品格工业设计有限公司 | CdS纳米棒薄膜的制备方法 |
| CN107419294B (zh) * | 2017-07-20 | 2019-02-19 | 山东大学 | 一种CdS/MoS2/Mo双层核壳结构光电极 |
| CN107460513A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-12-12 | 华南师范大学 | MoS2/CdS薄膜电极的制备方法和应用 |
| CN108745384A (zh) * | 2018-05-31 | 2018-11-06 | 苏州大学 | 功能化杂化纳米管C@MoS2/SnS2及其制备方法与应用 |
| CN108722442B (zh) * | 2018-06-11 | 2021-07-13 | 武汉工程大学 | 一种二硫化钼/钨酸锰纳米棒复合材料及其制备方法和应用 |
| CN109126829B (zh) * | 2018-09-18 | 2021-12-14 | 合肥学院 | 一种三维异质结构CdS-MoS2复合粉体的制备方法 |
| CN109110735A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-01-01 | 长安大学 | 一种Ni3Se2/MoS2核壳结构纳米析氢材料及其制备方法 |
| CN111151275B (zh) * | 2018-11-07 | 2022-08-30 | 澳门大学 | MoS2/Mo2C复合物、MoS2/Mo2C/CdS复合材料及其制备方法和应用 |
| CN109663600B (zh) * | 2018-11-09 | 2021-10-29 | 济南大学 | 一种多相均匀负载物的一步制备方法 |
| CN109513454B (zh) * | 2018-11-30 | 2021-07-23 | 湘潭大学 | 一种通过库仑作用制备MoS2/C3N4复合光催化剂的方法 |
| CN111359630A (zh) * | 2018-12-25 | 2020-07-03 | Tcl集团股份有限公司 | 一种复合材料及其制备方法 |
| CN110064426A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-30 | 东南大学 | 一种LixMoS2/CdS/g-C3N4复合光催化剂的制备及其分解水产氢应用 |
| CN110052278B (zh) * | 2019-06-12 | 2021-05-04 | 河南大学 | 核壳结构ZnS@C@MoS2催化剂的制备方法及其应用 |
| CN110841661A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-02-28 | 福建农林大学 | 1t-2h二硫化钼@硫化镉复合纳米材料的制备方法及其应用 |
| CN113952964B (zh) * | 2021-10-20 | 2023-11-17 | 北华大学 | 一种2d/3d结构二硫化钼/氧化铟纳米复合材料的制备方法及用途 |
| CN114011437B (zh) * | 2021-11-20 | 2023-08-01 | 北方民族大学 | 一种Bi2O2CO3/Mo2S3复合光催化剂及其制备方法 |
| CN115041198A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-09-13 | 昆明理工大学 | 一种MoS2/CdS光催化复合材料的制备方法与应用 |
| CN114956177B (zh) * | 2022-03-09 | 2024-01-26 | 哈尔滨理工大学 | 一种多酸衍生的镉钼双金属六棱柱纳米材料 |
| CN114570394A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-06-03 | 中国科学院半导体研究所 | Au-MoS2-CdS复合光催化剂的制备方法 |
| CN115364871A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-11-22 | 三峡大学 | 过渡金属钼酸盐异质结光催化材料的制备方法及其应用 |
| CN116212899A (zh) * | 2023-02-10 | 2023-06-06 | 吉林化工学院 | 一种NiS2/MoS2/CdS纳米线及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103566953A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-12 | 中国石油大学(华东) | 一维复合纳米光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN103785434A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-05-14 | 福州大学 | 一种g-C3N4纳米片/CdS复合可见光催化剂 |
| CN105251522A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-20 | 福州大学 | 同时负载双助催化剂的复合可见光光催化剂及其应用 |
-
2016
- 2016-03-22 CN CN201610162861.9A patent/CN105688945B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103566953A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-02-12 | 中国石油大学(华东) | 一维复合纳米光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN103785434A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-05-14 | 福州大学 | 一种g-C3N4纳米片/CdS复合可见光催化剂 |
| CN105251522A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-20 | 福州大学 | 同时负载双助催化剂的复合可见光光催化剂及其应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CdS Nanowires Decorated with Ultrathin MoS2 Nanosheets as an Efficient Photocatalyst for Hydrogen Evolution;Jie He et al.;《Chemsuschem》;20160216;第9卷;摘要、628页右栏第2-4段 * |
| Two-Dimensional MoS2 Nanosheet-Coated Bi2S3 Discoids: Synthesis, Formation Mechanism, and Photocatalytic Application;Bo Weng et al.;《Langmuir》;20150127;第31卷;4315页2.2部分 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105688945A (zh) | 2016-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105688945B (zh) | MoS2纳米片/CdS纳米线核壳结构复合光催化剂 | |
| Gong et al. | NiSe/Cd0. 5Zn0. 5S composite nanoparticles for use in p–n heterojunction-based photocatalysts for solar energy harvesting | |
| Li et al. | Boosting photocatalytic hydrogen production coupled with benzyl alcohol oxidation over CdS/metal–organic framework composites | |
| Hameed et al. | Layered double hydroxide-derived nanomaterials for efficient electrocatalytic water splitting: Recent progress and future perspective | |
| Zhang et al. | 0D β-Ni (OH) 2 nanoparticles/1D Mn0. 3Cd0. 7S nanorods with rich S vacancies for improved photocatalytic H2 production | |
| Wang et al. | Monoclinic β-AgVO3 coupled with CdS formed a 1D/1D p–n heterojunction for efficient photocatalytic hydrogen evolution | |
| Chen et al. | Recent advances in the utilization of copper sulfide compounds for electrochemical CO2 reduction | |
| Liu et al. | Modulation of the excited-electron recombination process by introduce g-C3N4 on Bi-based bimetallic oxides photocatalyst | |
| Mu et al. | A review on metal-organic frameworks for photoelectrocatalytic applications | |
| Song et al. | WO3 cocatalyst improves hydrogen evolution capacity of ZnCdS under visible light irradiation | |
| CN107349937B (zh) | 一种石墨烯基双金属硫化物纳米复合光催化剂的制备方法 | |
| Liu et al. | Efficient photoelectrochemical water splitting of CaBi6O10 decorated with Cu2O and NiOOH for improved photogenerated carriers | |
| Xia et al. | Novel 2D Zn-porphyrin metal organic frameworks revived CdS for photocatalysis of hydrogen production | |
| Li et al. | Design and fabrication of hollow structured Cu2MoS4/ZnIn2S4 nanocubes with significant enhanced photocatalytic hydrogen evolution performance | |
| Dai et al. | Carbon nanotube exfoliated porous reduced graphene oxide/CdS-diethylenetriamine heterojunction for efficient photocatalytic H2 production | |
| CN107670672B (zh) | 一种钛酸钡复合硫化镉纳米复合光催化剂及其制备方法 | |
| Zou et al. | Photocatalytic performance and mechanism of hydrogen evolution from water over ZnCdS/Co@ CoO in sacrificial agent-free system | |
| CN110841661A (zh) | 1t-2h二硫化钼@硫化镉复合纳米材料的制备方法及其应用 | |
| CN111111668A (zh) | 一种mof基衍生复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN113856702B (zh) | 一种硫化镉纳米棒/硫化亚铜纳米壳异质结构光催化剂及制备方法与应用 | |
| CN113058617B (zh) | 一种光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN104959153A (zh) | 光催化产氢助剂、光催化剂及光催化剂的制备方法和应用 | |
| He et al. | In-situ nanoarchitectonics of noble-metal-free g-C3N4@ C-Ni/Ni2P cocatalyst with core-shell structure for efficient photocatalytic H2 evolution | |
| CN110280276A (zh) | 负载型光催化剂NiSe2/CdS的制备方法及其应用 | |
| Fang et al. | Fabrication of ultrathin two-dimensional/two-dimensional MoS2/ZnIn2S4 hybrid nanosheets for highly efficient visible-light-driven photocatalytic hydrogen evolution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180615 Termination date: 20210322 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |