CN108993614A - 一种花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的制备方法 - Google Patents
一种花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108993614A CN108993614A CN201810823484.8A CN201810823484A CN108993614A CN 108993614 A CN108993614 A CN 108993614A CN 201810823484 A CN201810823484 A CN 201810823484A CN 108993614 A CN108993614 A CN 108993614A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cds
- preparation
- zinc ion
- photochemical catalyst
- autoclave
- 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
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 44
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 claims abstract description 29
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 12
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 10
- CHSMNMOHKSNOKO-UHFFFAOYSA-L zinc;dichloride;hydrate Chemical compound O.[Cl-].[Cl-].[Zn+2] CHSMNMOHKSNOKO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- YKYOUMDCQGMQQO-UHFFFAOYSA-L cadmium dichloride Chemical compound Cl[Cd]Cl YKYOUMDCQGMQQO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 20
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 10
- 239000012265 solid product Substances 0.000 claims description 9
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 8
- 238000006053 organic reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims 1
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 abstract 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 7
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 2
- DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N hydrate;hydrochloride Chemical class O.Cl DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- TYMLOMAKGOJONV-UHFFFAOYSA-N 4-nitroaniline Chemical compound NC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 TYMLOMAKGOJONV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032900 absorption of visible light Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- VZTDIZULWFCMLS-UHFFFAOYSA-N ammonium formate Chemical compound [NH4+].[O-]C=O VZTDIZULWFCMLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 125000004177 diethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N fluoroethene Chemical compound FC=C XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 1
- -1 nitryl aromatic Compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002186 photoactivation Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical compound FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/51—Spheres
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/61—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
- C07C209/30—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds
- C07C209/32—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups
- C07C209/36—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups by reduction of nitro groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings in presence of hydrogen-containing gases and a catalyst
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种花球状锌离子掺杂的CdS高效光催化剂的制备方法,包括步骤1):以CdCl2,硫粉为原料,二乙烯三胺为溶剂,60℃溶剂热反应48小时合成CdS‑DETA纳米片;2)以制备的CdS‑DETA纳米片为原料,二水合氯化锌为原料,乙二醇为溶剂,160℃溶剂热反应一定时间得到超薄纳米片自组装的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂。其中目标光催化剂具有由超薄纳米片自组装而成的三维花球结构。本发明的制备方法绿色,环保,可大规模生产,且在可见光照射下,催化剂可以可高效率的催化对硝基苯胺,制备对苯二胺,具有反应速度快,转化率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料合成技术领域,具体涉及一种花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的制备方法。
背景技术
随着人类社会的快速发展,能源消耗和环境污染等问题已经逐渐引起人们的重视,研究者正致力于寻求环保有效的方法解决这些问题。可见光具有天然丰度大,使用简单,绿色环保等优势。目前,“绿色的”太阳光主要通过光催化技术应用于光催化分解水产氢,以及降解水和空气中的污染物,染料等。伴随近几年光催化技术的迅速发展,可见光催化技术在环境保护和能源领域均显示出了潜在应用前景。相比较而言,在绿色合成领域的应用,光催化技术的应用仍处于初步阶段。利用光催化材料的导带与价带电位的氧化还原能力,光催化剂可以进行特定的有机氧化还原反应。与传统有机反应相比,光催化有机反应的优势主要在于反应条件温和、光催化剂可持续使用、材料廉价等。因此利用光催化剂催化有机反应已经成为有机合成中的一种重要方法。
利用传统的有机合成方法将硝基化合物转化为氨基化合物,反应条件较为复杂,而且转化率很低。以芳香胺为例,通常通过还原相应的硝基芳香化合物,从而得到芳香胺,传统的还原方法存在催化剂昂贵,还原效率低,不能选择性还原,催化剂易失活等问题。利用光催化技术催化还原硝基芳香化合物,具有高度的选择性,能够高效率的还原硝基芳香化合物,稳定性好,可持续还原,反应条件较为温和。
当前,利用光催化剂催化有机反应存在的核心问题就是高效的光催化剂的开发。CdS纳米片具有很好的导带,价带位置,可以很好地利用太阳光,但是单一的CdS具有光生载流子分离效率低,催化活性较弱等缺点。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明旨在提供一种花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的制备方法,制备得到的光催化剂比表面积大,催化活性高,制备成本低,可持续使用,属于环境友好型新材料。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的制备方法,包括如下步骤:
S1以CdCl2和硫粉为原料,二乙烯三胺为溶剂,60℃溶剂热反应48小时合成CdS-DETA纳米片;
S2以步骤S1中得到的CdS-DETA纳米片为原料,二水合氯化锌为原料,乙二醇为溶剂,160℃溶剂热反应得到由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂。
进一步地,步骤S1具体为:
1.1)将CdCl2和硫粉依次加入到二乙烯三胺的溶液中,搅拌溶解得到溶液;
1.2)将步骤1.1)中得到的溶液转移至高压反应釜中,在60℃条件下反应48h,反应结束并待高压反应釜冷却至室温后,溶液中的固体产物经离心分离出来后用无水乙醇和高纯水反复交替洗涤,在40℃下烘干,得到CdS-DETA纳米片。
进一步地,步骤S2具体为:
2.1)将步骤S1中得到的CdS-DETA纳米片与二水合氯化锌混合,然后加入到乙二醇中,超声并搅拌至溶解得到溶液;
2.2)将步骤2.1)中得到的溶液转移至高压反应釜中,置于160℃鼓风干燥箱中进行反应,反应结束并待高压反应釜温度冷却至室温后,将溶液中的固体产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤,得到超薄纳米片自组装的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂,然后将所得的产物在60℃干燥6小时。
更进一步地,步骤1.1)中加入的CdCl2和硫粉的摩尔量分别为1mmoL和6mmoL,二乙烯三胺的体积是36mL;步骤1.2)中的高压反应釜为聚四氟乙烯内胆的高压反应釜,所述聚四氟乙烯内胆体积为50mL。
进一步地,所述CdS-DETA纳米片与所述二水合氯化锌的摩尔比为20:1、10:1、5:1、1:1、1:5或1:10。
更进一步地,步骤2.2)中,高压反应釜为聚四氟乙烯内胆的高压反应釜,所述聚四氟乙烯内胆温度体积为50mL。
上述制备方法制备得到的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂可以应用于光催化有机反应中。
本发明的有益效果在于:
由纳米片自组装形成的三维花球状锌掺杂的CdS光催化剂具有大的比表面积,更好的电子传输能力,能显著提升CdS的光催化活性。同时,根据t=d2/k2D(d denotesparticle size,kis a constant,and D is the diffusion coefficient of electron-hole pairs)可知,纳米晶体尺寸越小,电子从材料内部转移到材料表面越容易,减小电子和空穴在体内复合的几率。超薄纳米片具有很小的厚度,易于光生载流子迁移到表面参加化学反应,从而增加其光催化效率。因此,由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂该可以用于高效光催化还原对硝基苯胺制备对苯二胺。
附图说明
图1为CdS纳米片的SEM图像;
图2为由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的SEM图像;
图3为CdS纳米片的TEM图像;
图4为由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的TEM图像;
图5为CdS纳米片、由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的XRD衍射花样。
图6为CdS纳米片、由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的固体漫反射谱。
图7为由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的氮气吸附-脱附曲线及孔径分布。
图8为CdS纳米片、由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的荧光谱。
图9为CdS纳米片、由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的荧光寿命谱。
图10为由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂在可见光辐照下,光催化还原对硝基苯胺制备对苯二胺反应的紫外吸收谱。
图11为不同锌、镉比例的由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂光催化还原对硝基苯胺制备对苯二胺反应的C/C0随时间变化图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述,需要说明的是,以下实施例以本技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
将183.8mg CdCl2和192mg硫粉依次加入到36mL的二乙烯三胺的溶液中,搅拌3小时使其溶解在溶剂中,将上述反应液转移到容积为50mL的聚四氟乙烯内胆的反应釜中,将高压反应釜旋紧密封好之后放入电热恒温鼓风干燥箱中,在60℃的反应条件下反应48小时。反应结束后,待反应温度降至室温,将溶液中的固体产物进行离心分离。用无水乙醇洗涤除去负载产物表面的有机物,用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次,得到CdS-DETA纳米片。
取74.6mg的CdS-DETA和205.3mg的二水合氯化锌依次加入到40mL的乙二醇中,超声5分钟,搅拌5分钟,之后将反应液转移到体积为50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中,将反应釜旋紧密封好之后放入电热恒温鼓风干燥箱中,在160℃的反应条件下反应6小时。反应结束后,待反应温度降至室温,将溶液中的固体产物进行离心分离。用无水乙醇洗涤除去负载产物表面的有机物,用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次,得到由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂。
作为对比试验,取74.6mg的CdS-DETA加入到40mL的乙二醇中,超声5分钟,搅拌5分钟,之后将反应液转移到体积为50mL的聚四氟乙烯内衬的反应釜中,将反应釜旋紧密封好之后放入电热恒温鼓风干燥箱中,在160℃的反应条件下,反应6小时。反应结束后,待反应温度降至室温,将溶液中的固体产物进行离心分离。用无水乙醇洗涤除去负载产物表面的有机物,用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次,得到CdS纳米片。
图1为实施例1中得到的CdS纳米片的SEM图像,图2为实施例1中得到的由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的SEM图像。从图1、2可以看出CdS纳米片、由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂均为纳米片组装的三维花球结构。
图3为实施例1中得到的CdS纳米片的TEM图像,图4为实施例1中得到的由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的TEM图像,从中可以看出,由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂具有多孔结构,且纳米片的厚度较薄。
从图5所示的X-射线衍射花样可以看出,实施例1中得到的产物CdS与花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂X-射线衍射花样相似。
从图6所示的紫外漫反射可以看出,与CdS纳米片相比,花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂对可见光的吸收没有明显增强。
图7为实施例1中得到的由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的氮气吸附-脱附曲线及孔径分布。由于超薄的纳米片及多孔结构,产物具有高的比表面积,可达106.86cm3/g。
从图8所示的荧光光谱结果分析,由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的荧光强度减弱,表明锌离子的掺杂有利于光生载流子的分离。
从图9所示的荧光寿命图可以看出,实施例1中得到的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂荧光寿命要高于CdS纳米片,说明锌离子的掺杂有利于有利于增强荧光寿命,促进了光生载流子的分离。
实施例2
分别将40mL 20mg/L的对硝基苯胺溶液,20mL纯水加入到三口烧瓶中,在搅拌条件下加入40mg甲酸铵,再称取10mg由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂,超声3分钟使催化剂在反应液中分散均匀,将反应液置于黑暗之处,搅拌2小时,使反应物和催化剂达到吸附平衡。用500W氙灯波长大于420nm的可见光照射,光源与反应体系的距离为10cm。每1分钟取样一次,离心分离后,测上清液的紫外吸收,随着反应的进行,溶液的颜色逐渐变浅最后至无色。
如图10所示,对硝基苯胺可以在4.5分钟之内完全转化为对苯二胺。
实施例3
由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的制备方法包括如下步骤:
S1将CdCl2和硫粉依次加入到二乙烯三胺的溶液中,搅拌3小时溶解得到溶液;CdCl2和硫粉摩尔量分别为1mmoL和6mmoL,二乙烯三胺的体积是36mL;
S2将步骤S1中的溶液转移至聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中,60℃条件下反应48h,反应结束并待高压反应釜冷却至室温后,溶液中的固体产物经离心分离出来后用无水乙醇和高纯水反复交替洗涤三次,放在40℃的真空干燥箱中烘干,得到CdS-DETA纳米片;
S3在本实施例中,为了进行对比实验,称取七份等量的步骤2中的产物74.6mgCdS-DETA纳米片,其中一份不加二水合氯化锌,另外六份分别与不同量的二水合氯化锌混合,加入二水合氯化锌的六份中CdS-DETA与二水合氯化锌的摩尔比分别为20:1、10:1、5:1、1:1、1:5、1:10。然后依次加入到40mL乙二醇中,超声并搅拌至溶解;
S4将步骤S3中的溶液转移至聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中,置于160℃鼓风干燥箱中进行反应,反应结束并待高压反应釜的温度冷却至室温后,将溶液中的固体产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次,得到CdS纳米片和不同锌含量的由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS花球,然后将所得的产物置于60℃的真空干燥箱中,干燥6小时。
光催化实验条件与实施例2一样,分别取10mg同样质量的CdS纳米片,以及不同掺杂锌浓度的由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂,比较其催化活性,从图11中可以看到,由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的光催化活性要高于纯CdS纳米片,当CdS-DETA与二水合氯化锌的摩尔比=1:5时,光催化剂的活性最高。
对于本领域的技术人员来说,可以根据以上的技术方案和构思,给出各种相应的改变和变形,而所有的这些改变和变形,都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1以CdCl2和硫粉为原料,二乙烯三胺为溶剂,60℃溶剂热反应48小时合成CdS-DETA纳米片;
S2以步骤S1中得到的CdS-DETA纳米片为原料,二水合氯化锌为原料,乙二醇为溶剂,160℃溶剂热反应得到由超薄纳米片自组装而形成的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S1具体为:
1.1)将CdCl2和硫粉依次加入到二乙烯三胺的溶液中,搅拌溶解得到溶液;
1.2)将步骤1.1)中得到的溶液转移至高压反应釜中,在60℃条件下反应48h,反应结束并待高压反应釜冷却至室温后,溶液中的固体产物经离心分离出来后用无水乙醇和高纯水反复交替洗涤,在40℃下烘干,得到CdS-DETA纳米片。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S2具体为:
2.1)将步骤S1中得到的CdS-DETA纳米片与二水合氯化锌混合,然后加入到乙二醇中,超声并搅拌至溶解得到溶液;
2.2)将步骤2.1)中得到的溶液转移至高压反应釜中,置于160℃鼓风干燥箱中进行反应,反应结束并待高压反应釜温度冷却至室温后,将溶液中的固体产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤,得到超薄纳米片自组装的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂,然后将所得的产物在60℃干燥6小时。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤1.1)中加入的CdCl2和硫粉的摩尔量分别为1mmoL和6mmoL,二乙烯三胺的体积是36mL;步骤1.2)中的高压反应釜为聚四氟乙烯内胆的高压反应釜,所述聚四氟乙烯内胆体积为50mL。
5.根据权利要求1或3所述的制备方法,其特征在于,所述CdS-DETA纳米片与所述二水合氯化锌的摩尔比为20:1、10:1、5:1、1:1、1:5或1:10。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤2.2)中,高压反应釜为聚四氟乙烯内胆的高压反应釜,所述聚四氟乙烯内胆温度体积为50mL。
7.上述任一权利要求所述的制备方法制备得到的花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂在光催化有机反应中的应用。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810335595 | 2018-04-16 | ||
CN2018103355954 | 2018-04-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108993614A true CN108993614A (zh) | 2018-12-14 |
CN108993614B CN108993614B (zh) | 2021-03-16 |
Family
ID=64597324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810823484.8A Expired - Fee Related CN108993614B (zh) | 2018-04-16 | 2018-07-25 | 一种花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108993614B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111408384A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-07-14 | 内江师范学院 | 一种碳点复合材料及其制备方法 |
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 |
CN116078429A (zh) * | 2023-02-15 | 2023-05-09 | 福州大学 | 一种促进co2还原与1-苯乙醇氧化偶联的光催化剂 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011096893A1 (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-11 | National University Of Singapore | A buoyant multifunctional composite material for effective removal of organic compounds in water and wastewater |
CN102849687A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-01-02 | 江苏大学 | 溶剂热法合成纳米花球状In2Se3(DETA)杂化材料的方法 |
CN102849785A (zh) * | 2012-10-08 | 2013-01-02 | 南京大学 | ZnxCd1-xS三元复合微米空心球的制备方法 |
KR20130022758A (ko) * | 2011-08-26 | 2013-03-07 | 서울시립대학교 산학협력단 | 수소생산용 박막형 광촉매 구조체 및 이의 제조방법 |
CN102974369A (zh) * | 2012-11-23 | 2013-03-20 | 上海电力学院 | 一种较高光催化活性的硫化镉光催化剂及其制备方法 |
CN104549374A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-29 | 中国科学院理化技术研究所 | 具有亲水表面的由纳米片组成的硒化镉花状微球及其制备方法和应用 |
CN105435816A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-03-30 | 温州大学 | 一种CdXZn1-XS 纳米线复合光催化剂与制备方法及其应用 |
CN106111161A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-16 | 武汉理工大学 | 一种多孔核壳结构的ZnO/ZnS/CdS复合材料及其制备方法 |
CN106698500A (zh) * | 2015-11-16 | 2017-05-24 | 天津大学 | 一种硫化镉超薄纳米片状材料的制备方法及其应用 |
CN106824286A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-06-13 | 淮北师范大学 | 一种硫化镉纳米材料的制备方法 |
CN107043124A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-15 | 中南大学 | 一种硫化镉纳米花、制备及其应用 |
CN107649150A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-02-02 | 福州大学 | 一种富含硫空位的Cd/CdS异质结可见光催化剂的制备方法及其应用 |
-
2018
- 2018-07-25 CN CN201810823484.8A patent/CN108993614B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011096893A1 (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-11 | National University Of Singapore | A buoyant multifunctional composite material for effective removal of organic compounds in water and wastewater |
KR20130022758A (ko) * | 2011-08-26 | 2013-03-07 | 서울시립대학교 산학협력단 | 수소생산용 박막형 광촉매 구조체 및 이의 제조방법 |
CN102849687A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-01-02 | 江苏大学 | 溶剂热法合成纳米花球状In2Se3(DETA)杂化材料的方法 |
CN102849785A (zh) * | 2012-10-08 | 2013-01-02 | 南京大学 | ZnxCd1-xS三元复合微米空心球的制备方法 |
CN102974369A (zh) * | 2012-11-23 | 2013-03-20 | 上海电力学院 | 一种较高光催化活性的硫化镉光催化剂及其制备方法 |
CN104549374A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-29 | 中国科学院理化技术研究所 | 具有亲水表面的由纳米片组成的硒化镉花状微球及其制备方法和应用 |
CN106698500A (zh) * | 2015-11-16 | 2017-05-24 | 天津大学 | 一种硫化镉超薄纳米片状材料的制备方法及其应用 |
CN105435816A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-03-30 | 温州大学 | 一种CdXZn1-XS 纳米线复合光催化剂与制备方法及其应用 |
CN106111161A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-16 | 武汉理工大学 | 一种多孔核壳结构的ZnO/ZnS/CdS复合材料及其制备方法 |
CN106824286A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-06-13 | 淮北师范大学 | 一种硫化镉纳米材料的制备方法 |
CN107043124A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-08-15 | 中南大学 | 一种硫化镉纳米花、制备及其应用 |
CN107649150A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-02-02 | 福州大学 | 一种富含硫空位的Cd/CdS异质结可见光催化剂的制备方法及其应用 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
CHAI YUAN-YUAN ET AL.: "Multidimensional CdS nanowire/CdIn", 《NANO RESEARCH》 * |
YING JIN ET AL.: "Hollow ZnxCd1-xS nanospheres with enhanced photocatalytic activity under visible light", 《SCIENTIFIC REPORTS》 * |
苏碧桃等: "Fe~(3+)-CdS/TiO_2复合半导体光催化剂的制备与表征", 《精细化工》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111408384A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-07-14 | 内江师范学院 | 一种碳点复合材料及其制备方法 |
CN111408384B (zh) * | 2019-12-24 | 2023-04-07 | 内江师范学院 | 一种碳点复合材料及其制备方法 |
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 |
CN116078429A (zh) * | 2023-02-15 | 2023-05-09 | 福州大学 | 一种促进co2还原与1-苯乙醇氧化偶联的光催化剂 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108993614B (zh) | 2021-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102824921B (zh) | 一种Ag2S/Ag3PO4复合光催化剂的制备方法 | |
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 | |
CN104693224B (zh) | 具有催化光降解染料性质的镉金属配合物及其制备方法 | |
CN106076364A (zh) | 一种高效CdS‑CdIn2S4超结构光催化剂的制备方法 | |
CN113813948B (zh) | Co@In2O3/C复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN110152665B (zh) | CuO/Cu2O/Cu三元复合材料的制备方法 | |
CN113457711B (zh) | 一种石墨相氮化碳负载镁单原子复合材料及其制备方法、光催化制备过氧化氢的方法 | |
CN108993614A (zh) | 一种花球状锌离子掺杂的CdS光催化剂的制备方法 | |
CN110124740A (zh) | 铈掺杂NH2-UiO-66/硫化铟锌复合可见光催化剂的制备方法 | |
CN112076777B (zh) | 一种用于co2还原的光催化剂及其制备方法 | |
CN109985618A (zh) | 一种H占据BiVO4-OVs的光催化材料、制备方法及其应用 | |
CN104056620A (zh) | 一种可见光催化剂及其制备方法与应用 | |
Tang et al. | Synthesis, characterization and photocatalysis of AgAlO2/TiO2 heterojunction with sunlight irradiation | |
CN113198496B (zh) | 一种金属铟掺杂溴化铅铯钙钛矿量子点光催化剂、制备方法及其在还原二氧化碳中的应用 | |
CN105964250A (zh) | 一种具有可见光响应的Ag10Si4O13光催化剂及其制备方法和应用 | |
CN106362742A (zh) | 一种Ag/ZnO纳米复合物及其制备方法和应用 | |
CN104607242B (zh) | 一种5‑羟基间苯二甲酸铀酰配合物光催化剂 | |
Chong et al. | Hollow double-shell stacked CdS@ ZnIn2S4 photocatalyst incorporating spatially separated dual cocatalysts for the enhanced photocatalytic hydrogen evolution and hydrogen peroxide production | |
CN111632612B (zh) | 一种磷化铟-氧化铟p-n结多孔微球复合材料及其制备方法和应用 | |
CN102806078B (zh) | 一种制备Bi系复合氧化物一维中空超结构光催化材料的方法 | |
CN114534783A (zh) | 一种制备单原子Pt嵌入共价有机框架的光催化剂的方法及其应用 | |
CN103785425A (zh) | 一种花状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法及应用 | |
CN110721685B (zh) | 一种复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
CN105312090B (zh) | 一种(C5H5)Ru/TiO2有机无机杂化光催化剂 | |
CN103041772A (zh) | 一维氧化锌/石墨化碳核壳结构异质结及其制备方法 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210316 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |