CN106179406B - 一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法 - Google Patents

一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106179406B
CN106179406B CN201610538982.9A CN201610538982A CN106179406B CN 106179406 B CN106179406 B CN 106179406B CN 201610538982 A CN201610538982 A CN 201610538982A CN 106179406 B CN106179406 B CN 106179406B
Authority
CN
China
Prior art keywords
single layer
layer structure
mnsb
reaction
catalysis material
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
Application number
CN201610538982.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106179406A (zh
Inventor
张子重
林哲冠
王绪绪
林华香
龙金林
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.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou 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 Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201610538982.9A priority Critical patent/CN106179406B/zh
Publication of CN106179406A publication Critical patent/CN106179406A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106179406B publication Critical patent/CN106179406B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/02Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
    • B01J27/04Sulfides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39Photocatalytic properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法。具体步骤如下:一、单层结构MnSb2S4光催化材料前驱物的制备:将硫粉、锰粉和三硫化二锑加入到水合肼中,室温下充分搅拌均匀后,转移到30ml反应釜进行溶剂热反应,待反应结束后,分别用去离子水、丙酮和乙醇对样品进行洗涤,干燥后得到单层结构MnSb2S4光催化材料的前驱物;二、将前驱物在管式炉中氮气气氛下进行煅烧,制得单层结构MnSb2S4光催化材料。本发明制备出的催化剂材料结晶度好,纯度高,具有稳定的光催化活性,并且本发明方法具有操作简单、成本低廉、产率高、反应条件温和、适合大规模工业化生产等优点。

Description

一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法
技术领域
本发明属于光催化材料技术领域,具体涉及一种具有单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法。
背景技术
光催化技术是一种在环境,能源和医疗等领域有着重要应用前景的绿色技术,因此受到研究者的广泛关注。在过去几十年中,有许多类型半导体光催化材料被运用在这一领域。人们发现独特的纳米结构对光催化性能产生决定性的影响。如今像纳米管、纳米线、纳米带等具有独特结构光催化材料已经被广泛使用在光催化上,并表现出优异的光催化活性。自从石墨烯发现以来,二维单层纳米片表现出优异的电子结构和超大比表面积等特性,备受广大光催化工作者的关注。经过文献研究表明,传统采用制备二维单层片材料主要是液相剥离法,但是这方法耗时长、产率低、成本高等缺点,很大程度上限制了其在光催化领域应用。为了解决这些问题,开发操作简单、成本低廉、产率高、反应条件温和的单层纳米片合成方法对促进光催化发展具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单层结构MnSb2S4光催化材料制备方法。本发明制备出的催化剂材料结晶度好,纯度高,具有稳定的光催化活性;并且本发明的方法操作简单、成本低、产量高,适合进行产业化生产。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法,具体包括以下步骤:
1)将硫粉、锰粉和三硫化二锑按摩尔比为1:1:1.1加入到70-100mmol的水合肼中,室温下充分搅拌均匀后,转移到30ml反应釜进行溶剂热反应,反应时间为4-7天,反应温度为100-150℃,待反应结束后,自然冷却到室温,分别用去离子水、丙酮和乙醇对样品进行洗涤,干燥后得到单层结构MnSb2S4光催化材料的前驱物;
2)将步骤1)中所得到前驱物在氮气气氛下煅烧2-4小时,煅烧温度为400-600℃,得到单层结构MnSb2S4光催化材料。
单层结构MnSb2S4光催化剂光解水活性测试实验具体步骤如下:将50毫克样品、100毫升去离子水和0.03mmol牺牲剂放入反应器中。反应前,先对反应装置排空气,待反应装置完全排除空气。光解水反应在300W氙灯光照下,并且反应过程都在可见光(波长>420nm)进行。光解水反应时间为5小时,每个小时都通过气相色谱进行采样分析。最后通过工作站得出样品的活性数据。
对制备出的单层结构MnSb2S4光催化材料以下物理特性表征,X射线粉末衍射(XRD)对样品进行相结构及组成分析。透射电子显微镜(TEM)对样品进行形貌分析。紫外-可见漫反射(DRS)对样品进行吸光度分析。拉曼光谱对样品进行结构分析。原子力显微镜(AFM)对合成出的单层结构MnSb2S4进行厚度分析。
本发明的有益效果在于:
1)本发明实验条件要求低、操作简单、成本低、产率高,适合工业化生产;
2)通过本发明的方法制备出的催化剂材料结晶度好,纯度高;
3)本发明对以后制备更多类型单层结构光催化剂提供一种可能的途径,对光催化发展具有极大意义。
附图说明
图1为本发明所得单层结构MnSb2S4光催化材料的XRD图;
图2为本发明所得单层结构MnSb2S4光催化材料的TEM图;
图3为本发明所得单层结构MnSb2S4光催化材料的DRS图;
图4为本发明所得单层结构MnSb2S4光催化材料的AFM图;
图5为本发明所得单层结构MnSb2S4光催化材料的拉曼光谱图;
图6为本发明所得单层结构MnSb2S4光催化材料的光解水产氢活性测试图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明,但本发明不仅仅限于这些实施例。
实施例1
一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法,具体包括以下步骤:
1)通过溶剂热法制备单层结构MnSb2S4前驱物。首先,将硫粉、锰粉、三硫化二锑(硫粉、锰粉和三硫化二锑的摩尔比为1:1:1.1)以及72mmol水合肼加入到烧杯中,在室温下搅拌45分钟,形成均匀悬浊液;再将所得悬浊液转移到30ml的反应釜中,放进恒温烘箱内140℃下进行溶剂热反应7天,反应结束后,自然冷却到室温,分别用去离子水、丙酮、乙醇对样品进行洗涤;在60℃下干燥12小时,得到单层结构MnSb2S4前驱物;
2)将步骤1)得到的单层结构MnSb2S4前驱物进行煅烧。前驱物放入瓷舟内,并分布均匀。将瓷舟送入管式炉中,煅烧前先通一个小时氮气,之后进行程序升温达到500℃,反应时间为120分钟。反应结束后自然降为室温,取出样品,即得到单层结构MnSb2S4光催化剂。
实施例2
一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法,具体包括以下步骤:
1)通过溶剂热法制备单层结构MnSb2S4前驱物。首先,将硫粉、锰粉、三硫化二锑(硫粉、锰粉和三硫化二锑的摩尔比为1:1:1.1)以及100mmol水合肼加入到烧杯中,在室温下搅拌45分钟,形成均匀悬浊液;再将所得悬浊液转移到30ml的反应釜中,放进恒温烘箱内150℃下进行溶剂热反应4天,反应结束后,自然冷却到室温,分别用去离子水、丙酮、乙醇对样品进行洗涤;在60℃下干燥12小时,得到单层结构MnSb2S4前驱物;
2)将步骤1)得到的单层结构MnSb2S4前驱物进行煅烧。前驱物放入瓷舟内,并分布均匀。将瓷舟送入管式炉中,煅烧前先通一个小时氮气,之后进行程序升温达到400℃,反应时间为240分钟。反应结束后自然降为室温,取出样品,即得到单层结构MnSb2S4光催化剂。
实施例3
一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法,具体包括以下步骤:
1)通过溶剂热法制备单层结构MnSb2S4前驱物。首先,将硫粉、锰粉、三硫化二锑(硫粉、锰粉和三硫化二锑的摩尔比为1:1:1.1)以及85mmol水合肼加入到烧杯中,在室温下搅拌45分钟,形成均匀悬浊液;再将所得悬浊液转移到30ml的反应釜中,放进恒温烘箱内100℃下进行溶剂热反应7天,反应结束后,自然冷却到室温,分别用去离子水、丙酮、乙醇对样品进行洗涤;在60℃下干燥12小时,得到单层结构MnSb2S4前驱物;
2)将步骤1)得到的单层结构MnSb2S4前驱物进行煅烧。前驱物放入瓷舟内,并分布均匀。将瓷舟送入管式炉中,煅烧前先通一个小时氮气,之后进行程序升温达到600℃,反应时间为180分钟。反应结束后自然降为室温,取出样品,即得到单层结构MnSb2S4光催化剂。
本发明制得的单层结构MnSb2S4光催化剂有较好的结晶度(如图1所示),其XRD主峰能与标准XRD完全一致。图2可以看出单层结构MnSb2S4形貌较为规整,其吸光度(如图3所示)强,对可见光都有吸收。对单层结构MnSb2S4光催化剂进行厚度分析,结果如图4所示,分析结果可以验证此方法合成出的MnSb2S4为单层结构,内里插图是相对应AFM图像。同时,也对MnSb2S4光催化剂单层结构进行分析,结果如图5所示。
光催化性能测试
单层结构MnSb2S4光催化剂进行光催化产氢活性测试。光催化产氢反应是在泊菲莱产氢循环系统下进行。50毫克样品分散在100毫升去离子水中,同时也加入0.03mmol牺牲剂。反应之前,反应系统进行抽真空排除空气。在磁力搅拌下,用300W氙灯为光源,使用大于420纳米的可见光。反应持续5小时,每小时进行产氢量分析。分析是用在线色谱进行。测试结果如图6所示,表明单层结构MnSb2S4光催化剂有稳定的光催化活性。
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 (4)

1.一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
1)将硫粉、锰粉和三硫化二锑加入到水合肼中,室温下充分搅拌均匀后,转移到30ml反应釜进行溶剂热反应,等反应结束后,自然冷却到室温,分别用去离子水、丙酮和乙醇对样品进行洗涤,干燥后得到单层结构MnSb2S4光催化材料的前驱物;
2)将步骤1)中所得到前驱物在氮气气氛下进行煅烧,得到单层结构MnSb2S4光催化材料。
2.根据权利要求1所述单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法,其特征在于:步骤1)所述硫粉、锰粉和三硫化二锑摩尔比为1:1:1.1,水合肼为70-100mmol。
3.根据权利要求1所述单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法,其特征在于:步骤1)所述溶剂热反应的条件为:反应温度100-150℃,反应时间4-7天。
4.根据权利要求1所述单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法,其特征在于:步骤2)所述前驱物在氮气气氛下煅烧时间为2-4小时,煅烧温度是400-600℃。
CN201610538982.9A 2016-07-11 2016-07-11 一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法 Expired - Fee Related CN106179406B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610538982.9A CN106179406B (zh) 2016-07-11 2016-07-11 一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610538982.9A CN106179406B (zh) 2016-07-11 2016-07-11 一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106179406A CN106179406A (zh) 2016-12-07
CN106179406B true CN106179406B (zh) 2018-06-15

Family

ID=57473445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610538982.9A Expired - Fee Related CN106179406B (zh) 2016-07-11 2016-07-11 一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106179406B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102139924A (zh) * 2011-02-25 2011-08-03 福州大学 纯相MnSb2O4微米球及其制备方法
CN102786038A (zh) * 2012-08-29 2012-11-21 江苏大学 一种立方晶相InSe纳米片的水热合成方法
CN105753053A (zh) * 2016-04-07 2016-07-13 福州大学 一种纳微结构MoS2球的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102139924A (zh) * 2011-02-25 2011-08-03 福州大学 纯相MnSb2O4微米球及其制备方法
CN102786038A (zh) * 2012-08-29 2012-11-21 江苏大学 一种立方晶相InSe纳米片的水热合成方法
CN105753053A (zh) * 2016-04-07 2016-07-13 福州大学 一种纳微结构MoS2球的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hydrazine-Hydrothermal Synthesis and Characterization of the Two New Quaternary Thioantimonates(III) BaAgSbS3 and BaAgSbS3·H2O;Chang Liu et al.;《Inorganic Chemistry》;20150902;第54卷;8931-8936 *
Kai-Yao Wang et al..New Members of the Family of In−Sb−S Compounds: Different Roles of Organic Amines.《Cryst. Growth Des.》.2015,第15卷 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106179406A (zh) 2016-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106040216B (zh) 一种双层ZnO空心球光催化材料及其制备方法
CN105439168B (zh) 一种制备高硅铝比y型分子筛的方法
CN105833886A (zh) MoSe2纳米片复合烟花状TiO2纳米棒阵列及其制备方法
CN108273541A (zh) 一种绿色高效制备石墨相氮化碳纳米片的方法和应用
CN107755691B (zh) 一种碳包覆铜微纳米颗粒复合材料的制备方法
CN103818964A (zh) W18o49超细纳米线的制备方法
CN113813948A (zh) Co@In2O3/C复合光催化剂及其制备方法和应用
CN111450814B (zh) 利用天然凹凸棒石制备硅酸锌催化剂的方法及其应用
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
CN104190455B (zh) 光催化剂磷酸镧及其制备方法和应用
CN106315660A (zh) 一种氧化铜纳米线的制备方法
CN109759041A (zh) 一种中空片状结构二氧化钛纳米管光催化材料及其制备方法
CN107032367B (zh) 一种利用原位碳化模板合成有序介孔zsm-5的方法
CN111790412A (zh) 还原二氧化碳产制碳化合物的方法
CN110075898A (zh) 一种光沉积法制备g-C3N4/CdS复合催化剂的方法
CN104190465B (zh) 一种sapo-5分子筛负载金属氧化物的光催化剂
Liu et al. Visible-light photoactive BiOCl nanosheets prepared by a solution chemistry method
CN106517130B (zh) 一种以富磷生物质制备羟基磷酸铁微纳米粉体材料的方法
CN108722486A (zh) 一种窄带氮化碳修饰铁基金属有机骨架复合光催化剂的制备方法
CN106268887A (zh) 一种复合光催化剂CdS/LaPO4及其制备方法和应用
CN106179406B (zh) 一种单层结构MnSb2S4光催化材料的制备方法
CN105749918A (zh) 一种具有双导电性C/Fe3O4/Bi2O3复合光催化剂的制备方法及用途
CN113368871A (zh) 表面有原子级分散金属位点的光催化剂、制备方法及应用
CN109647373B (zh) 黑色氧化铟超薄纳米片及其制备方法和光热催化应用
CN102502884B (zh) 一种钼酸钴纳米棒结构控制的方法

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180615

Termination date: 20210711