CN111111738A - 一种复合光催化材料及其制备方法 - Google Patents
一种复合光催化材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111111738A CN111111738A CN202010046952.2A CN202010046952A CN111111738A CN 111111738 A CN111111738 A CN 111111738A CN 202010046952 A CN202010046952 A CN 202010046952A CN 111111738 A CN111111738 A CN 111111738A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- noble metal
- composite photocatalytic
- mos
- photocatalytic material
- doped
- 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
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 144
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 80
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 150000002751 molybdenum Chemical class 0.000 claims description 16
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 12
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QGAVSDVURUSLQK-UHFFFAOYSA-N ammonium heptamolybdate Chemical compound N.N.N.N.N.N.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo].[Mo] QGAVSDVURUSLQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910004042 HAuCl4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 claims description 3
- ZKKLPDLKUGTPME-UHFFFAOYSA-N diazanium;bis(sulfanylidene)molybdenum;sulfanide Chemical compound [NH4+].[NH4+].[SH-].[SH-].S=[Mo]=S ZKKLPDLKUGTPME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000015393 sodium molybdate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011684 sodium molybdate Substances 0.000 claims description 3
- TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N sodium molybdate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002621 H2PtCl6 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 32
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 32
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 27
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 abstract description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000002077 nanosphere Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000010812 external standard method Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 2
- XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N Cyanamide Chemical compound NC#N XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003609 H2PtCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 125000000151 cysteine group Chemical group N[C@@H](CS)C(=O)* 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 description 1
- RWVGQQGBQSJDQV-UHFFFAOYSA-M sodium;3-[[4-[(e)-[4-(4-ethoxyanilino)phenyl]-[4-[ethyl-[(3-sulfonatophenyl)methyl]azaniumylidene]-2-methylcyclohexa-2,5-dien-1-ylidene]methyl]-n-ethyl-3-methylanilino]methyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(OCC)=CC=C1NC1=CC=C(C(=C2C(=CC(C=C2)=[N+](CC)CC=2C=C(C=CC=2)S([O-])(=O)=O)C)C=2C(=CC(=CC=2)N(CC)CC=2C=C(C=CC=2)S([O-])(=O)=O)C)C=C1 RWVGQQGBQSJDQV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 1
Images
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
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- 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
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
- C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
-
- 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
本发明提供了一种复合光催化材料及其制备方法，所述复合光催化材料为贵金属单原子掺杂MoS2/g‑C3N4复合光催化材料，通过高温热处理尿素制备高比表面多孔g‑C3N4；再利用水热法制备贵金属单原子掺杂MoS2材料；最后利用浸渍法将贵金属单原子掺杂MoS2材料与高比表面多孔g‑C3N4材料复合，制备复合光催化材料。总体上制备的复合光催化材料成本低﹑稳定性好，可见光吸收性能强和电子空穴分离效率高，在可见光催化产氢中表现出较高的催化活性和稳定性，且该制备方法步骤简单，安全性高，重复性好，解决了现有技术中光催化材料空穴分离效率低及产氢性能差，制备成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料制备领域，具体而言，涉及一种复合光催化材料及其制备方法。
背景技术
目前H2的来源大都依赖于化石燃料重整制氢或化石燃料-电能-氢过程，源头上依然未能解决环境污染和能源危机问题。利用自然界取之不竭的太阳能和水资源，通过光催化制氢过程将太阳能转化为氢能是构建清洁可持续能源体系，从根源上解决能源危机和环境污染的理想途径，因此，光催化材料的设计与开发是实现太阳能高效转化制备氢气的关键要素。然而，现有技术中对于单一组分g-C3N4光催化材料，其光生电子-空穴复合较快，通常需要沉积Pt作为产氢共催化剂以提高电子空穴分离效率和光催化产氢活性。但是Pt价格昂贵且储量稀少，限制其在光催化过程中的规模化应用。MoS2材料的导电性较低及配位不饱和析氢活性位点数量较少，MoS2/g-C3N4界面载流子迁移阻抗较大等缺点制约MoS2/g-C3N4光生电子-空穴分离效率及产氢性能的提升。
如现有技术中，报道了利用氰胺热聚合制备的g-C3N4作为光解水的可见光催化剂，在可见光照下，H2产生速率为106μmol g-1h-1，但其存在量子产率较低的问题。又如专利号为CN108569721A提供了一种MoS2/g-C3N4核壳纳米球及其制备方法，属于催化材料和纳米材料制备技术领域。先将以二水钼酸钠、脲和PVP为原料配制混合溶液，通过水热反应得到MoS2纳米球；然后超声分散MoS2和g-C3N4通过静电吸附的方法得到MoS2/g-C3N4核壳纳米球，但其在利用在制备氢气中依然存在效率低的问题。再如专利号为WO2018082175A1公开了一种复合光催化剂，其包括多个纳米马达复合结构，该纳米马达复合结构包括纳米马达及设置在所述纳米马达内的多个助催化剂，其有助于有机物的降解，但是不能解决电子空穴分离效率低的问题。
综合上，在制备复合材料领域，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。
发明内容
本发明提出了一种复合光催化材料及其制备方法以解决所述问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种复合光催化材料，所述复合光催化材料为贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料，由多孔g-C3N4片层材料表面负载贵金属单原子掺杂MoS2材料构成，且所述贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的制备方法包括g-C3N4材料的制备方法，贵金属单原子掺杂MoS2材料的制备方法以及贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的制备方法。
可选地，所述的g-C3N4材料的制备方法为：将质量比为(20-50):1的硫脲和柠檬酸铵添加至隔绝空气的马弗炉中，以2-5℃/min的升温速度将温度调节至500-600℃进行热解处理，热解处理1-5h后制备得到比表面积为100-150m2/g的g-C3N4材料。
可选地，所述贵金属单原子掺杂MoS2材料的制备方法为：将聚四氟乙烯添加至反应釜中，加入适量的高纯水，并依次加入硫源、钼盐以及贵金属盐，在超声辅助作用充分分散后对所述的反应釜进行密封检查，保证反应釜内的密封度，后置于水热烘箱中，在150-250℃下反应12-24h后，自然冷却至室温，过滤洗涤3-5次，将收集的固体干燥，得到贵金属单原子掺杂MoS2材料。
可选地，所述贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的制备方法为：往反应容器中加入适量溶剂，后加入上述制备的g-C3N4材料，超声辅助充分分散后，加入上述制备的贵金属单原子掺杂MoS2材料，且所述g-C3N4材料与所述贵金属单原子掺杂MoS2材料的质量比为1:(10-100)，高速搅拌后，在60-100℃的条件下干燥8-15h，制备得到贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料。
可选地，所述贵金属盐为H2PtCl6，HAuCl4和PdCl4中的一种。
可选地，所述钼盐为七钼酸铵，钼酸钠和硫代钼酸铵中的一种。
可选地，所述硫源为硫脲，硫粉和半胱氨酸的一种。
可选地，所述硫源、钼盐的摩尔比为(4-8):1。
可选地，所述贵金属盐与钼盐的摩尔比为1:(500-1500)。
可选地，所述溶剂为高纯水、甲醇和乙醇中的一种。
与现有技术相比，本发明所取得的有益技术效果是：
1.本发明分别制备g-C3N4材料以及贵金属单原子掺杂MoS2材料后，再复合制备得到贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料，通过g-C3N4材料以及贵金属单原子掺杂MoS2材料之间的结构匹配，充分发挥组分之间的协同增效的作用，在保证复合光催化材料显著综合性能的前提下，能有效降低贵金属盐用量，进而降低复合光催化材料的制备成本。
2.本发明利用贵金属单原子掺杂提高MoS2析氢活性和导电性，从而实现复合光催化材料电子空穴高效分离和可见光催化高效产氢，不仅环保，还具有显著提高产氢效率的优点。
3.本发明通过浸渍法制备贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料，具有制备方法简单，操作方便、安全性高、可重复性好以及环保经济的优点，且分步制备后的复合光催化材料能有效减少材料的结构缺陷，得到更优异的复合光催化材料性能。
4.本发明制备的贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料具有可见光催化产氢活性高、稳定性高的优点。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。
图1是单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4和对比样品MoS2/g-C3N4，Pt/g-C3N4复合光催化材料复合催化材料可见光催化产氢活性；
图2是单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的可见光催化产氢循环稳定性曲线。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明为一种复合光催化材料及其制备方法，根据图1-2所示讲述以下实施例：
实施例1：
高比表面多孔g-C3N4的制备：
将20g硫脲和0.5g柠檬酸铵加入研钵中，研细混合后放入50mL坩埚中，盖上盖子，放入马弗炉中，以2℃/min升温速率升温至550℃，恒温4h，然后自然冷却至室温。取出研细，得到高比表面多孔的g-C3N4黄色粉末。
实施例2：
单原子Pt掺杂MoS2材料的制备：
在聚四氟乙烯罐中，加入50mL高纯水，然后加入60mmol硫脲和2mmol七钼酸铵，以及0.012mmol氯铂酸，超声分散后盖盖密封，然后置于水热烘箱中，升温至180℃反应16h后自然冷却至室温，过滤洗涤3-5次，收集固体放入干燥箱中干燥，得到贵金属掺杂MoS2二维材料，装入棕色瓶中备用。
实施例3：
单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4复合催化材料的制备：
称取上述g-C3N4粉末0.490g于烧杯中，加入25mL高纯水，然后加入实施例2中制备的单原子Pt掺杂MoS2片层材料10mg，充分搅拌至水分挥发干燥。然后置于80℃烘箱中干燥10h，得到样品单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4复合催化材料复合光催化材料。
对比例1：
MoS2/g-C3N4片层材料的制备：
在聚四氟乙烯罐中，加入50mL高纯水，然后加入60mmol硫脲和2mmol七钼酸铵，超声分散后盖盖密封，然后置于水热烘箱中，升温至180℃反应16h后自然冷却至室温，过滤洗涤3-5次，收集固体放入干燥箱中干燥，得到MoS2二维材料；称取g-C3N4 0.490g粉末于烧杯中，加入25mL高纯水，然后加入MoS2片层材料10mg，充分搅拌至水分挥发干燥。然后置于80℃烘箱中干燥10h，得到对比样品MoS2/g-C3N4复合催化材料复合光催化材料。
对比例2：
Pt/g-C3N4复合催化材料的制备：
称取100mg g-C3N4光催化材料样品于光催化反应器中，量取80mL高纯水和20mL三乙醇胺于光催化反应器中，然后加入0.01mmol H2PtCl4，冷凝恒温8℃，抽真空除气30min。然后利用300W氙灯光源光照，光源距离液面15cm，加400nm滤光片滤掉紫外部分，光照1h，制备得到对比样品Pt/g-C3N4复合光催化材料。
对实施例3制备的单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4复合催化材料复合光催化材料、对比例1制备的MoS2/g-C3N4复合催化材料复合光催化材料以及对比例2制备的Pt/g-C3N4复合光催化材料进行可见光催化产氢活性评价，具体为：
分别称取100mg光催化材料样品于光催化反应器中，量取80mL高纯水和20mL三乙醇胺于光催化反应器中，冷凝恒温8℃，抽真空除气30min。然后利用300W氙灯光源光照，光源距离液面15cm，加400nm滤光片滤掉紫外部分。反应每间隔1h，色谱自动在线取样进行分析，产H2量采取外标法定量计算，产氢量采用μmol表达，产氢速率采用μmol.g-1.h-1表达。
由图1分析可知：单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4和对比样品MoS2/g-C3N4，Pt/g-C3N4复合光催化材料可见光催化产氢活性曲线，从图1中可以看出，MoS2/g-C3N4光催化材料可见光催化产氢活性较低，而单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4可见光催化活性较高，与Pt/g-C3N4光催化产氢活性相当，而贵金属Pt用量则大为降低。
另外，对实施例3制备的单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4复合催化材料复合光催化材料进行可见光催化产氢稳定性评价，具体如下：
称取单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4光催化材料于光催化反应器中，量取80mL高纯水和20mL三乙醇胺于光催化反应器中，冷凝恒温8℃，抽真空除气30min。然后利用300W氙灯光源光照，光源距离液面15cm，加400nm滤光片滤掉紫外部分。反应每间隔1h，色谱自动在线取样进行分析，产H2量采取外标法定量计算，产氢量采用μmol表达，产氢速率采用μmol.g-1.h-1表达。测试完成一个循环后，抽真空除气，重复上述步骤评价其活性，经过多次循环考察其稳定性。
结合图2分析可知：图2为实施例3制备的单原子Pt掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的循环稳定性曲线，从图2中可以看出，经过4次循环后，该催化材料的活性没有发生明显变化，证明其稳定性较高。
实施例4：
一种复合光催化材料，所述复合光催化材料由多孔g-C3N4片层材料表面负载贵金属单原子掺杂MoS2材料构成。在本实施例中，所述贵金属为Au。
且g-C3N4材料的制备方法为：将质量比为20:1的硫脲和柠檬酸铵添加至隔绝空气的马弗炉中，以2℃/min的升温速度将温度调节至500℃进行热解处理，热解处理1h后制备得到比表面积为100m2/g的g-C3N4材料。
且所述贵金属单原子掺杂MoS2材料的制备方法为：将聚四氟乙烯添加至反应釜中，加入适量的甲醇溶剂中，并依次加入硫源、钼盐以及贵金属盐，在超声辅助作用充分分散后对所述的反应釜进行密封检查，保证反应釜内的密封度，后置于水热烘箱中，在150℃下反应24h后，自然冷却至室温，过滤洗涤3次，将收集的固体干燥，得到贵金属单原子掺杂MoS2材料。在本实施例中，所述贵金属盐为HAuCl4；所述钼盐为钼酸钠；所述硫源为硫粉；且所述硫源、钼盐的摩尔比为4:1；所述贵金属盐与钼盐的摩尔比为1:500。
且所述贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的制备方法为：往反应容器中加入适量溶剂，后加入上述制备的g-C3N4材料，超声辅助充分分散后，加入上述制备的贵金属单原子掺杂MoS2材料，且所述g-C3N4材料与所述贵金属单原子掺杂MoS2材料的质量比为1:10，高速搅拌后，在60℃的条件下干燥15h，制备得到Au单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料。
实施例5：
一种复合光催化材料，所述复合光催化材料由多孔g-C3N4片层材料表面负载贵金属单原子掺杂MoS2材料构成。在本实施例中，所述贵金属为Pd。
且g-C3N4材料的制备方法为：将质量比为50:1的硫脲和柠檬酸铵添加至隔绝空气的马弗炉中，以5℃/min的升温速度将温度调节至600℃进行热解处理，热解处理5h后制备得到比表面积为150m2/g的g-C3N4材料。
且所述贵金属单原子掺杂MoS2材料的制备方法为：将聚四氟乙烯添加至反应釜中，加入适量的高纯水，并依次加入硫源、钼盐以及贵金属盐，在超声辅助作用充分分散后对所述的反应釜进行密封检查，保证反应釜内的密封度，后置于水热烘箱中，在250℃下反应24h后，自然冷却至室温，过滤洗涤5次，将收集的固体干燥，得到贵金属单原子掺杂MoS2材料。在本实施例中，所述贵金属盐为PdCl4；所述钼盐为硫代钼酸铵；所述硫源为半胱氨酸；且所述硫源、钼盐的摩尔比为8:1；所述贵金属盐与钼盐的摩尔比为1:1500。
且所述贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的制备方法为：往反应容器中加入适量溶剂，后加入上述制备的g-C3N4材料，超声辅助充分分散后，加入上述制备的贵金属单原子掺杂MoS2材料，且所述g-C3N4材料与所述贵金属单原子掺杂MoS2材料的质量比为1:100，以8000-10000r/min的速度高速搅拌后，在100℃的条件下干燥15h，制备得到Pd单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料。
并将实施例4以及实施例5制备的复合光催化材料重复如实施例3的可见光催化产氢活性评价以及可见光催化产氢稳定性评价，得到的结果皆具有较高的光催化产氢活性，且光催化产氢的稳定性高，具体试验参考实施例3以及对比例1、对比例2，在此不再赘述。
综合上，本发明在保证复合光催化材料综合性能的前提下，能有效降低贵金属盐用量，制备的贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料具有可见光催化产氢活性高、稳定性高的优点。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种复合光催化材料，其特征在于，所述复合光催化材料为贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料，由多孔g-C3N4片层材料表面负载贵金属单原子掺杂MoS2材料构成，且所述贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的制备方法包括g-C3N4材料的制备方法，贵金属单原子掺杂MoS2材料的制备方法以及贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的制备方法。
2.根据权利要求1所述的复合光催化材料，其特征在于，所述的g-C3N4材料的制备方法为：将质量比为(20-50):1的硫脲和柠檬酸铵添加至隔绝空气的马弗炉中，以2-5℃/min的升温速度将温度调节至500-600℃进行热解处理，热解处理1-5h后制备得到比表面积为100-150m2/g的g-C3N4材料。
3.根据权利要求1所述的复合光催化材料，其特征在于，所述贵金属单原子掺杂MoS2材料的制备方法为：将聚四氟乙烯添加至反应釜中，加入适量的高纯水，并依次加入硫源、钼盐以及贵金属盐，在超声辅助作用充分分散后对所述的反应釜进行密封检查，保证反应釜内的密封度，后置于水热烘箱中，在150-250℃下反应12-24h后，自然冷却至室温，过滤洗涤3-5次，将收集的固体干燥，得到贵金属单原子掺杂MoS2材料。
4.根据权利要求1所述的复合光催化材料，其特征在于，所述贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料的制备方法为：往反应容器中加入适量溶剂，后加入上述制备的g-C3N4材料，超声辅助充分分散后，加入上述制备的贵金属单原子掺杂MoS2材料，且所述g-C3N4材料与所述贵金属单原子掺杂MoS2材料的质量比为1:(10-100)，高速搅拌后，在60-100℃的条件下干燥8-15h，制备得到贵金属单原子掺杂MoS2/g-C3N4复合光催化材料。
5.根据权利要求3所述的复合光催化材料，其特征在于：所述贵金属盐为H2PtCl6，HAuCl4和PdCl4中的一种。
6.根据权利要求3所述的复合光催化材料，其特征在于，所述钼盐为七钼酸铵，钼酸钠和硫代钼酸铵中的一种。
7.根据权利要求3所述的复合光催化材料，其特征在于，所述硫源为硫脲，硫粉和半胱氨酸的一种。
8.根据权利要求3所述的复合光催化材料，其特征在于，所述硫源、钼盐的摩尔比为(4-8):1。
9.根据权利要求3所述的复合光催化材料，其特征在于，所述贵金属盐与钼盐的摩尔比为1:(500-1500)。
10.根据权利要求4所述的复合光催化材料，其特征在于，所述溶剂为高纯水、甲醇和乙醇中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010046952.2A CN111111738B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种复合光催化材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010046952.2A CN111111738B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种复合光催化材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111111738A true CN111111738A (zh) | 2020-05-08 |
| CN111111738B CN111111738B (zh) | 2022-06-28 |
Family
ID=70489493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010046952.2A Active CN111111738B (zh) | 2020-01-16 | 2020-01-16 | 一种复合光催化材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111111738B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112619680A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-09 | 西安理工大学 | 一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108569721A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-25 | 大连理工大学 | 一种MoS2@g-C3N4核壳纳米球及其制备方法 |
| CN108654648A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-10-16 | 东北林业大学 | 一种光解水高效制取过氧化氢的光催化剂的制备方法及其应用 |
| CN109225309A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-18 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种基于石墨相氮化碳的复合光催化剂的制备方法及应用 |
| WO2019021189A1 (en) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | Sabic Global Technologies B.V. | METHODS FOR PRODUCING A NANOCOMPOSITE HETEROGLASTING PHOYOCATALYST |
| CN109759093A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-17 | 陕西理工大学 | 一种二硫化钼负载Ir单原子催化剂及其制备方法与应用 |
| CN110064410A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-30 | 深圳大学 | 一种极简便制备贵金属单原子催化剂的方法 |
-
2020
- 2020-01-16 CN CN202010046952.2A patent/CN111111738B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019021189A1 (en) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | Sabic Global Technologies B.V. | METHODS FOR PRODUCING A NANOCOMPOSITE HETEROGLASTING PHOYOCATALYST |
| CN108569721A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-25 | 大连理工大学 | 一种MoS2@g-C3N4核壳纳米球及其制备方法 |
| CN108654648A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-10-16 | 东北林业大学 | 一种光解水高效制取过氧化氢的光催化剂的制备方法及其应用 |
| CN109225309A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-18 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种基于石墨相氮化碳的复合光催化剂的制备方法及应用 |
| CN109759093A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-05-17 | 陕西理工大学 | 一种二硫化钼负载Ir单原子催化剂及其制备方法与应用 |
| CN110064410A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-30 | 深圳大学 | 一种极简便制备贵金属单原子催化剂的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 诸葛桂英: "类石墨相氮化碳的制备、改性及其在可见光催化分解水制氢中的催化作用", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112619680A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-09 | 西安理工大学 | 一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法 |
| CN112619680B (zh) * | 2020-12-08 | 2022-11-04 | 西安理工大学 | 一种基于氮化碳的土霉素残留物清除剂的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111111738B (zh) | 2022-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109248694B (zh) | 一种非贵金属硫铟铜/硫铟锌复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN104923264B (zh) | 一种贵金属修饰的CdS纳米棒光催化剂的制备方法和应用 | |
| CN104324733B (zh) | 无贵金属高活性光解水制氢催化剂的制备方法 | |
| CN104888832A (zh) | 一种金属/金属氧化物/g-C3N4复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN110624550B (zh) | 一种原位碳包覆的铜镍合金纳米颗粒光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105833885B (zh) | 非贵金属MoS2修饰的CdS纳米棒光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107051546B (zh) | 一种Ag-RGO-CdS三元纳米复合物的制备和应用 | |
| CN113275041B (zh) | 一种cof-316/cat-1复合材料的制备及光催化二氧化碳还原 | |
| CN112517043B (zh) | 一种氮空位与羟基协同修饰石墨相氮化碳光催化剂及其制备和在光催化产氢中的应用 | |
| CN105709793A (zh) | 硫化镉纳米粒子修饰的五氧化二铌纳米棒/氮掺杂石墨烯复合光催化剂、制备方法与应用 | |
| CN115624976B (zh) | 镶嵌型氧化锆/氧化钴复合纳米颗粒的制备方法及应用 | |
| CN105664969B (zh) | 一种二氧化钛-铂-四氧化三钴三元复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN108993573A (zh) | 复合纳米光催化剂及制备方法 | |
| CN110339852B (zh) | 一种CoO@氮硫共掺杂碳材料/CdS复合光催化材料、制备方法及其应用 | |
| CN111111738B (zh) | 一种复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN113265061A (zh) | 一种Ru/Cu-BTC金属有机框架材料的制备方法及应用 | |
| CN113019400A (zh) | 一种MoS2量子点掺杂的ZnIn2S4复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN111644185A (zh) | 一种利用细胞粉碎机剥离Bi3O4Cl的方法及在光催化还原CO2方面的应用 | |
| CN114210315B (zh) | 一种稀土铒改性花粉碳复合光催化剂的制备和应用 | |
| CN111437820A (zh) | 一种用于光催化分解水产氢的复合纳米材料及其制备方法 | |
| CN113398997B (zh) | 一种铂掺杂超薄Zr-MOFs纳米薄层复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113019395B (zh) | 一种表面掺杂铝离子的CdS光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113797940A (zh) | 一种硒化钴石墨氮化碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN111036270B (zh) | 一种复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN109261210B (zh) | 一种硼掺杂共价三嗪有机聚合物可见光光催化剂及其制备与应用 |
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 |