CN106975521A - 一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法 - Google Patents
一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106975521A CN106975521A CN201710258495.1A CN201710258495A CN106975521A CN 106975521 A CN106975521 A CN 106975521A CN 201710258495 A CN201710258495 A CN 201710258495A CN 106975521 A CN106975521 A CN 106975521A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zinc
- cadmium
- source
- sulphur
- visible light
- 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.)
- Pending
Links
- IGUWUAGBIVHKDA-UHFFFAOYSA-N cadmium;sulfanylidenezinc Chemical compound [Zn].[Cd]=S IGUWUAGBIVHKDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 18
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims abstract description 3
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical group [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PAFZNILMFXTMIY-UHFFFAOYSA-N cyclohexylamine Chemical compound NC1CCCCC1 PAFZNILMFXTMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N triethylenediamine Chemical compound C1CN2CCN1CC2 IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 4
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 4
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical group NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 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 claims description 3
- LHQLJMJLROMYRN-UHFFFAOYSA-L cadmium acetate Chemical compound [Cd+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O LHQLJMJLROMYRN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- QCUOBSQYDGUHHT-UHFFFAOYSA-L cadmium sulfate Chemical compound [Cd+2].[O-]S([O-])(=O)=O QCUOBSQYDGUHHT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-tetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 claims description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- UYJXRRSPUVSSMN-UHFFFAOYSA-P ammonium sulfide Chemical compound [NH4+].[NH4+].[S-2] UYJXRRSPUVSSMN-UHFFFAOYSA-P 0.000 claims description 2
- 229940045713 antineoplastic alkylating drug ethylene imines Drugs 0.000 claims description 2
- 230000031709 bromination Effects 0.000 claims description 2
- 238000005893 bromination reaction Methods 0.000 claims description 2
- 229910000331 cadmium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 2
- KWABLUYIOFEZOY-UHFFFAOYSA-N dioctyl butanedioate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)CCC(=O)OCCCCCCCC KWABLUYIOFEZOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VICYBMUVWHJEFT-UHFFFAOYSA-N dodecyltrimethylammonium ion Chemical compound CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C VICYBMUVWHJEFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- OABYVIYXWMZFFJ-ZUHYDKSRSA-M sodium glycocholate Chemical compound [Na+].C([C@H]1C[C@H]2O)[C@H](O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H]([C@@H](CCC(=O)NCC([O-])=O)C)[C@@]2(C)[C@@H](O)C1 OABYVIYXWMZFFJ-ZUHYDKSRSA-M 0.000 claims description 2
- FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N tetraethylenepentamine Chemical compound NCCNCCNCCNCCN FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960001124 trientine Drugs 0.000 claims description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 claims description 2
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims 1
- AJVCUHHHRPBRHU-UHFFFAOYSA-N cadmium nitric acid Chemical compound [Cd].[N+](=O)(O)[O-] AJVCUHHHRPBRHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 abstract 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 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- XIEPJMXMMWZAAV-UHFFFAOYSA-N cadmium nitrate Inorganic materials [Cd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XIEPJMXMMWZAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- 235000013904 zinc acetate Nutrition 0.000 description 2
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- CJOBVZJTOIVNNF-UHFFFAOYSA-N cadmium sulfide Chemical compound [Cd]=S CJOBVZJTOIVNNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CEKJAYFBQARQNG-UHFFFAOYSA-N cadmium zinc Chemical compound [Zn].[Cd] CEKJAYFBQARQNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 125000004836 hexamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- NMHMNPHRMNGLLB-UHFFFAOYSA-N phloretic acid Chemical compound OC(=O)CCC1=CC=C(O)C=C1 NMHMNPHRMNGLLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 235000001508 sulfur Nutrition 0.000 description 1
- AGGKEGLBGGJEBZ-UHFFFAOYSA-N tetramethylenedisulfotetramine Chemical compound C1N(S2(=O)=O)CN3S(=O)(=O)N1CN2C3 AGGKEGLBGGJEBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- DJWUNCQRNNEAKC-UHFFFAOYSA-L zinc acetate Chemical class [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O DJWUNCQRNNEAKC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 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
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
-
- 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
-
- 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)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，将硫源、锌源、镉源分散到有机小分子或/和表面活性剂与去离子水的混合溶剂中，硫源与镉源和锌源相互作用，形成锌镉硫三元固溶体材料，混合得到分散液，分散液水热反应，反应后通过离心清洗、冷冻干燥制得有机‑无机杂化的锌镉硫纳米材料，所述镉源和锌源的质量比为1:0.1～10。本发明利用锌镉硫三元材料，并控制镉源和锌源的质量比，生产的有机无机杂化的锌镉硫纳米材料形貌结构均一、分散性良好、易回收、活性稳定性高，在光解水产氢方面具有超优良的活性，且流程简单，成本低，适于工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，属于纳米新材料技术领域。
背景技术
随着以化石、燃料等为基础的工业的快速发展和社会经济的迅猛提高，环境污染和能源危机日趋严重，发展可再生能源已成为解决问题的关键。太阳能具有清洁、无二次污染、可再生、成本低、来源广等优点，太阳照射到地球的能量大概是全球人类所消耗能量的10000倍之多，因此，将太阳能转换为人类社会所需的能源将有效解决目前面临的能源短缺与环境污染问题。氢能作为无污染且高效的能源材料被认为是石油、煤、天然气等有限资源的替代品。1972年，日本东京大学的Fujishima和Honda首次将二氧化钛半导体做成光电极和铂电极组成光化学电池，在紫外光的作用下分解水获得氢气和氧气。自此以后，半导体光催化剂光解水产氢受到了全球科学家们的广泛关注。然而传统的光催化剂，如氧化锌、二氧化钛等金属氧化物半导体，由于其较宽的能隙使得其只能利用占太阳光4%左右的紫外光，太阳能的利用率极低，因此，制备高效、稳定的新型可见光催化剂尤为重要。
近年来，由于金属硫化物半导体相对于常用的宽带隙半导体来说，拥有较窄的带隙，因此更大程度上有效利用太阳光来提高光催化效率。且多元金属硫化物可通过调节其组成来调控能带结构，能大大提高光催化可见光响应。目前合成多元金属硫化物已成功应用于有机染料的光催化降解、光解水制氢、制氧以及二氧化碳减排等方面。锌镉硫光催化剂具有优异的可见光响应，且光催化活性较高受到了广大科学家的关注。
然而，现有的锌镉硫光催化剂由于存在合成工艺复杂、光腐蚀性高、光稳定性差、效率低下等问题限制其光催化使用。因此，寻求成本低廉、制备工艺简单、可重复加工且产氢活性和稳定性锌镉硫光催化剂是目前急需解决的重要问题。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种材料性能可控，工艺流程简单，生产成本低，适于工业化大规模生产的可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，所制备的锌镉硫固溶体光催化材料在光解水产氢方面具有超优良的活性。
为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，将硫源、锌源、镉源分散到有机小分子或/和表面活性剂与去离子水的混合溶剂中，硫源与镉源和锌源相互作用，形成锌镉硫三元固溶体材料，混合得到分散液，分散液水热反应，反应后通过离心清洗、冷冻干燥制得有机-无机杂化的锌镉硫纳米材料，所述镉源和锌源的质量比为1:0.1～10。
进一步的，所述硫源为升华硫、硫代乙酰胺、硫脲、硫化钠、硫代硫酸钠、硫化铵的一种或几种组合，所述镉源为氯化镉、乙酸镉、硝酸镉、硫酸镉的一种或几种组合，所述锌源为氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、硫酸锌的一种或几种组合。
进一步的，所述有机小分子为二乙烯三胺、环己胺、四乙烯五胺、三乙烯二胺、乙二胺、二甲基甲酰胺、三乙烯四胺、六亚甲基四胺、环乙烯亚胺的一种或几种组合，与锌镉硫相互作用，从而形成杂化的锌镉硫纳米材料。
更进一步的，所述有机小分子与水的体积比为2：0～4。
进一步的，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、油酸、溴化十二烷基三甲基铵、聚乙二醇、聚乙烯醇、二辛基琥珀酸磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、吐温的一种或几种组合，从而形成具有特殊结构的锌镉硫纳米材料。
更进一步的，所述锌源、镉源、硫源与表面活性剂的质量比为1：0.01～0.5。
进一步的，所述混合指在搅拌速率为0～10000转/分钟的搅拌器中搅拌10～1000分钟，获得均匀分散液。
进一步的，所述分散液反应指分散液进行水热反应，在温度60～200℃的水热条件下，反应时间12～60h。
进一步的，所述离心清洗、冷冻干燥制得是指：利用去离子水在4000～8000 转/分钟的转速条件下离心至pH值为6.5～7.5，在-45～-60℃的条件下冷冻干燥12～200 h，获得宽度在30～150nm的有机-无机杂化的锌镉硫纳米材料。
本发明的有益效果在于：由于利用锌镉硫三元材料，并控制镉源和锌源的质量比，按上述工艺参数所生产的有机-无机杂化的锌镉硫纳米材料形貌结构均一、分散性良好、易回收、活性稳定性高，在光解水产氢方面具有超优良的活性，且流程简单，成本低，适于工业化大规模生产，为光解水产氢、光降解有机污染物、二氧化碳还原等领域的实际应用提供可能。
具体实施例
实施例1
将0.6g氯化镉、0.74g醋酸锌和0.68g升华硫分散在24mL二乙烯三胺和12mL去离子水的混合溶液中，在室温下以600转/分钟的转速搅拌60分钟，获得均匀的分散液，然后将分散液转移至高压反应釜，放置在设定温度为80℃的真空鼓风干燥箱中反应48h。
然后利用去离子水在6000转/分钟的转速条件下离心至pH值为7左右，除去上清液，将所得产物置于-55℃的条件下冷冻干燥30小时，然后利用研钵研磨便可获得锌镉硫纳米材料。
经测试，该材料具有良好的产氢性能，产氢率达到9214 umol•g-1•h-1，超出了现有技术中产氢率的近一倍。
实施例2
将1.1g硝酸镉、0.8g硝酸锌、2.0 g硫化钠和0.5g聚乙烯吡咯烷酮分散在20mL六亚甲基四胺和20mL去离子水的混合溶液中，在室温下以450转/分钟的转速搅拌100分钟，获得均匀的分散液，然后将分散液转移至高压反应釜，放置在设定温度为130℃的真空鼓风干燥箱中反应48h。
然后利用去离子水在8000转/分钟的转速条件下离心至pH值为7左右，除去上清液，将所得产物置于-55℃的条件下冷冻干燥48h，然后利用研钵研磨便可获得粒径在60nm的锌镉硫纳米材料。
经测试，该材料具有良好的产氢性能，产氢率达到11642 umol•g-1•h-1。
实施例3
将17g乙酸镉、22g氯化锌和40g硫代硫酸钠分散在10 L三乙烯四胺和20L水溶液中，在室温下以700转/分钟的转速搅拌120分钟，获得均匀的分散液，然后将分散液转移至高压反应釜，放置在设定温度为160℃的真空鼓风干燥箱中反应36h。
然后利用去离子水在8000转/分钟的转速条件下离心至pH值为7左右，除去上清液，将所得产物置于-55℃的条件下冷冻干燥70h，然后利用研钵研磨便可获得粒径在70nm的锌镉硫纳米材料。
经测试，该材料具有良好的产氢性能，产氢率达到10221 umol•g-1•h-1。
实施例4
将5Kg硫酸镉、1KG十二烷基苯磺酸钠、10Kg氯化锌和15Kg硫脲分散在20L环乙烯亚胺和50L水溶液中，在室温下以700转/分钟的转速搅拌500分钟，获得均匀的分散液，然后将分散液转移至高压反应釜，放置在设定温度为140℃的真空鼓风干燥箱中反应30h。
然后利用去离子水在6000转/分钟的转速条件下离心至pH值为7左右，除去上清液，将所得产物置于-56℃的条件下冷冻干燥110h，然后利用研钵研磨便可获得粒径在110nm的锌镉硫纳米材料。
经测试，该材料具有良好的产氢性能，产氢率达到8963 umol•g-1•h-1。
本发明将有机材料与无机材料结合，形成一种具有单一结构的三元固溶体材料，既可以提高材料的光电性能，又可以保留材料化学结构的可控性、稳定性、无机骨架的可加工性、灵活性以及有机分子几何结构的多样性。
通过上述工艺，采用有机胺分子杂化的锌镉硫纳米材料具有表面积大，活性位点多、载流子迁移率高等优点，用于在光解水产氢方面，具有臆想不到的性能，具有传统锌镉硫纳米颗粒无法比拟的优势。
利用有机小分子合成具有高稳定性、高活性的有机-无机杂化锌镉硫半导体光催化剂，制备方法简单、成本低、产量大，有机分子与锌镉硫之间形成较强的相互作用力，使得合成有机分子杂化的锌镉硫具有超优的可见光响应光解水产氢性能，易于实现工业化生产，可广泛用于污水处理、能源转换与存储等工业制品、航空航天领域、民用领域及各种密封领域。
以上是本发明的实施例，但是本发明并不仅限于上述的实施例，熟悉本领域的科技人员在不违背本发明精神的前提条件下还可以作出种种等同的变形或者是替换，这些等同的变形或者替换均包含在本发明所限定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，其特征在于：将硫源、锌源、镉源分散到有机小分子或/和表面活性剂与去离子水的混合溶剂中，硫源与镉源和锌源相互作用，形成锌镉硫三元固溶体材料，混合得到分散液，分散液水热反应，反应后通过离心清洗、冷冻干燥制得有机-无机杂化的锌镉硫纳米材料，所述镉源和锌源的质量比为1:0.1～10。
2.根据权利要求1所述的可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，其特征在于：所述硫源为升华硫、硫脲、硫化钠、硫代乙酰胺、硫代硫酸钠、硫化铵的一种或几种组合，所述锌源为氯化锌、硝酸锌、乙酸锌、硫酸锌的一种或几种组合，所述镉源为氯化镉、硝酸镉、乙酸镉、硫酸镉的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，其特征在于：所述有机小分子为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺、三乙烯二胺、二甲基甲酰胺、六亚甲基四胺、环己胺、环乙烯亚胺的一种或几种组合，与锌镉硫相互作用，从而形成杂化的锌镉硫纳米材料。
4.根据权利要求1所述的可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、油酸、溴化十二烷基三甲基铵、聚乙二醇、聚乙烯醇、二辛基琥珀酸磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、吐温的一种或几种组合，从而形成具有特殊结构的锌镉硫纳米材料。
5.根据权利要求4所述的可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，其特征在于：所述锌镉硫与表面活性剂的质量比为1：0.01～0.5。
6.根据权利要求3所述的可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，其特征在于：所述有机小分子与水的体积比为2：0～4。
7.根据权利要求1所述的可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，其特征在于：所述混合指在搅拌速率为0～10000转/分钟的搅拌器中搅拌10～1000分钟，获得均匀分散液。
8.根据权利要求1所述的可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，其特征在于：所述分散液反应指分散液进行水热反应，在温度60～200℃的水热条件下，反应时间12～60小时。
9.根据权利要求1所述的可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法，其特征在于：所述离心清洗、冷冻干燥制得是指：利用去离子水在4000～8000 转/分钟的转速条件下离心至pH值为6.5～7.5，在-45～-60℃的条件下冷冻干燥12～200小时，获得宽度在30～150nm的有机-无机杂化的锌镉硫纳米材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710258495.1A CN106975521A (zh) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710258495.1A CN106975521A (zh) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106975521A true CN106975521A (zh) | 2017-07-25 |
Family
ID=59343879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710258495.1A Pending CN106975521A (zh) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106975521A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109289415A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-01 | 赵宏伟 | 一种多功能空气净化滤网及制备方法 |
| CN109453818A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-12 | 淮北师范大学 | 一种镉硫硒/二乙烯三胺/联胺有机-无机杂化高效产氢材料及其制备方法 |
| CN109731583A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-10 | 陕西科技大学 | 一种两步法制备Zn0.2Cd0.8S/rGO复合材料的方法 |
| CN110801846A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-18 | 上海电力大学 | MoS2纳米花负载固溶体的高效光催化剂及制备方法和应用 |
| CN110975886A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-10 | 西北大学 | 一种多孔二维硫化锌镉纳米片及其制备方法和应用 |
| CN113318755A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-31 | 淮北师范大学 | 一种有机无机杂化MnxCd1-xS固溶体光催化剂的制备方法 |
| CN114870869A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-09 | 内蒙古工业大学 | 一种具有表面缺陷的CdZnS纳米棒光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN115155617A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-10-11 | 西咸新区青氢华屹能源科技有限公司 | 可见光诱导无机配体稳定的量子点催化甲酸高效制氢方法 |
| CN115193448A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-10-18 | 淮北师范大学 | 不同形貌锌镉硫纳米材料的合成方法及其光催化产氢应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101254467A (zh) * | 2008-04-11 | 2008-09-03 | 浙江大学 | 具有高可见光催化活性纳米CdxZn1－xS光催化剂的沉淀－水热制备方法 |
| CN101590413A (zh) * | 2009-06-26 | 2009-12-02 | 天津工业大学 | 具有可见光响应的硫化锌镉光催化剂及其制备方法 |
| CN102285682A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-12-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有可见光催化活性的纳米硫化锌镉的合成方法和应用 |
-
2017
- 2017-04-19 CN CN201710258495.1A patent/CN106975521A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101254467A (zh) * | 2008-04-11 | 2008-09-03 | 浙江大学 | 具有高可见光催化活性纳米CdxZn1－xS光催化剂的沉淀－水热制备方法 |
| CN101590413A (zh) * | 2009-06-26 | 2009-12-02 | 天津工业大学 | 具有可见光响应的硫化锌镉光催化剂及其制备方法 |
| CN102285682A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-12-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有可见光催化活性的纳米硫化锌镉的合成方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YANNAN ZHOU等: ""Mesoporous Cd1-xZnxS microspheres with tunable bandgap and high specific surface areas for enhanced visible-light-driven hydrogen generation"", 《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109289415A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-01 | 赵宏伟 | 一种多功能空气净化滤网及制备方法 |
| CN109453818A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-12 | 淮北师范大学 | 一种镉硫硒/二乙烯三胺/联胺有机-无机杂化高效产氢材料及其制备方法 |
| CN109453818B (zh) * | 2018-11-23 | 2022-07-15 | 淮北师范大学 | 一种镉硫硒/二乙烯三胺/联胺有机-无机杂化高效产氢材料及其制备方法 |
| CN109731583A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-10 | 陕西科技大学 | 一种两步法制备Zn0.2Cd0.8S/rGO复合材料的方法 |
| CN110801846A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-18 | 上海电力大学 | MoS2纳米花负载固溶体的高效光催化剂及制备方法和应用 |
| CN110975886A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-10 | 西北大学 | 一种多孔二维硫化锌镉纳米片及其制备方法和应用 |
| CN113318755A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-08-31 | 淮北师范大学 | 一种有机无机杂化MnxCd1-xS固溶体光催化剂的制备方法 |
| CN114870869A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-09 | 内蒙古工业大学 | 一种具有表面缺陷的CdZnS纳米棒光催化材料及其制备方法和应用 |
| CN115155617A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-10-11 | 西咸新区青氢华屹能源科技有限公司 | 可见光诱导无机配体稳定的量子点催化甲酸高效制氢方法 |
| CN115155617B (zh) * | 2022-07-13 | 2023-11-28 | 西咸新区青氢华屹能源科技有限公司 | 可见光诱导无机配体稳定的量子点催化甲酸高效制氢方法 |
| CN115193448A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-10-18 | 淮北师范大学 | 不同形貌锌镉硫纳米材料的合成方法及其光催化产氢应用 |
| CN115193448B (zh) * | 2022-08-25 | 2024-03-01 | 淮北师范大学 | 不同形貌锌镉硫纳米材料的合成方法及其光催化产氢应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106975521A (zh) | 一种可见光响应锌镉硫固溶体光催化材料的制备方法 | |
| CN106824286A (zh) | 一种硫化镉纳米材料的制备方法 | |
| CN103143377B (zh) | 一种杂原子掺杂的水溶性碳量子点在光催化剂上的应用 | |
| CN102515246B (zh) | 一种多孔纳米ZnO的制备方法 | |
| CN104014326B (zh) | 一种钒酸铋纳米棒高效光催化剂及其制备方法 | |
| CN106582717B (zh) | 一种GO-CdS-ZnO-多孔硅复合光催化剂的制备方法 | |
| CN106238085A (zh) | 一种氧掺杂碳化氮‑贵金属复合光催化剂、制备方法及应用 | |
| CN107282075B (zh) | 一种复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN107081166A (zh) | 一种g‑C3N4/TiO2多级结构及其制备方法 | |
| CN105536819B (zh) | 一种石墨烯/硫化锑复合光催化剂的制备方法 | |
| CN105032468A (zh) | 一种Cu2O-TiO2/g-C3N4三元复合物及其制备和应用方法 | |
| CN104353469A (zh) | 一种纳米复合材料光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN109772383A (zh) | 一种硫铟锌/黑磷量子点及其制备方法和应用 | |
| CN106311283A (zh) | 一种p‑n异质结BiVO4/MoS2复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN105854921B (zh) | 一种大面积二维复合纳米材料的合成方法 | |
| Rasheed et al. | Synthesis and studies of ZnO doped with g-C3N4 nanocomposites for the degradation of tetracycline hydrochloride under the visible light irradiation | |
| CN105126908B (zh) | 硫掺杂共价三嗪有机聚合物可见光催化剂及其制备与应用 | |
| CN107282070A (zh) | 一种三维花片状硫铟锌微‑纳米线阵列及其制备方法和应用 | |
| CN102671674A (zh) | 一种磁载溴化银光催化材料及其制备方法 | |
| CN102489318B (zh) | 多孔纳米p-CuS/n-CdS复合半导体光催化剂的制备方法 | |
| CN108927196A (zh) | 一种g-C3N4/Bi2O2CO3纳米片复合材料的制备方法 | |
| CN107352519B (zh) | 一种c3n4纳米线的制备方法 | |
| CN109433185A (zh) | 一步水热法制备钒酸铟/同质异相结钒酸铋复合光催化剂 | |
| CN106693996A (zh) | 硫化铋‑铁酸铋复合可见光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN105771953A (zh) | 一种钛酸锌/二氧化钛复合纳米材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170725 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |