CN111229260B - 用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法 - Google Patents
用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111229260B CN111229260B CN202010136647.2A CN202010136647A CN111229260B CN 111229260 B CN111229260 B CN 111229260B CN 202010136647 A CN202010136647 A CN 202010136647A CN 111229260 B CN111229260 B CN 111229260B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanobelt
- crucible
- molybdenum disulfide
- cadmium sulfide
- solution
- 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.)
- Active
Links
- 239000002127 nanobelt Substances 0.000 title claims abstract description 69
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 53
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 33
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 51
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 35
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 35
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 13
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 claims description 10
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 claims description 10
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 claims description 10
- LHQLJMJLROMYRN-UHFFFAOYSA-L cadmium acetate Chemical compound [Cd+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O LHQLJMJLROMYRN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 6
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 6
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013112 stability test Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-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
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
- 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
-
- 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
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
-
- 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
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/20—Sulfiding
-
- 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
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1088—Non-supported catalysts
-
- 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
- C01B2203/1094—Promotors or activators
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及制备方法，首先使用水热法制备三氧化钼纳米带，之后通过硫化工艺将其硫化为二硫化钼纳米带，再通过水热法负载硫化镉纳米颗粒，洗涤干燥后得到硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂。本发明的特点是通过硫化工艺制备了具有特定形貌和暴露大量活性位点的二硫化钼纳米带，再负载尺寸较小的硫化镉纳米颗粒，硫化镉纳米颗粒的小尺寸极大的增强了硫化镉对光的吸收能力，同时有效促进光生载流子的分离并抑制光生载流子的复合，二者形成的异质结构使得载流子很容易从硫化镉转移到二硫化钼的活性位点发生析氢反应，最终使制备的催化剂具有高稳定性与高催化活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法，属于光催化分解水制氢领域。
背景技术
如今，随着人类生活水平的提高和科学技术的迅速发展，环境污染和能源危机已经成为非常严重的经济和社会问题，环境保护和可持续发展成为人类社会发展的必须要求。光解水制氢作为一种绿色技术，通过利用无穷无尽的太阳能来制取能量密度高且使用条件对环境友好的氢气，在同时应对环境和能源问题方面具有巨大的潜力。
自从1972年藤岛昭教授在发现了TiO2电极在紫外光照条件下可以分解水产氢以来，光解水制氢掀起了人们的研究热潮。但是由于TiO2较宽的带隙导致它只能吸收紫外光，而紫外光能量仅仅占太阳光的4％，这大大影响了它对太阳能的利用率。为了克服这个缺点，人们又研究开发了许多其它光催化剂，其中具有可见光响应的硫化镉光催化剂引起了人们的极大兴趣。但是经过人们长期研究发现，虽然其吸光范围更大，但纯硫化镉催化剂由于其较高的光生电子空穴对的复合率导致其光催化活性不够理想，通过与其它物质构建异质结构可有效的促进光生电子空穴对的分离。Jun Pan(ACS Sustainable Chemistry&Engineering,2018,6(8):10385-10394)等人使用水热溶剂热法制备了Co9S8/CdS异质结构，发现负载Co9S8量子点后产氢性能比纯CdS提升了8倍左右。而制备的二硫化钼纳米带具有高的稳定性，纳米带结构暴露更多的活性位点，这些优势在负载硫化镉后能大大提高硫化镉的光解水制氢效率。
发明内容
本发明提供了一种用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法，本发明利用构建硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带的异质结构获得具有高稳定性和高活性的光解水催化剂。本发明的技术方案如下：
一种用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂的制备方法，首先使用水热法制备三氧化钼纳米带，之后通过硫化工艺将其硫化为二硫化钼纳米带，再通过水热法负载硫化镉纳米颗粒，洗涤干燥后得到硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂。具体步骤如下：
(1)将钼酸铵加入去离子水和浓硝酸的混合溶液中，持续搅拌均匀后获得溶液A；
(2)将溶液A加入到水热反应釜中并在180℃的烘箱中加热反应12h。
(3)将反应完成后的溶液进行离心并将所得物质使用乙醇及去离子水洗涤以获得三氧化钼纳米带；
(4)将三氧化钼纳米带置于坩埚中，记为坩埚A；将硫脲置于坩埚中，记为坩埚B。将坩埚B和坩埚A依次放入马弗炉中，在800℃下煅烧2h后获得二硫化钼纳米带；
(5)将步骤(4)获得的二硫化钼纳米带、镉源和硫源加入到去离子水溶液中，搅拌均匀后获得溶液B；
(6)将溶液B转移到水热反应釜，再将反应釜转移到180℃的烘箱中加热8-16h；
(7)将反应完成后的溶液进行离心并将所得物质使用乙醇及去离子水洗涤以获得硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂。
优选的，步骤(1)中，浓硝酸为质量分数为95％的浓硝酸，去离子水与浓硝酸的体积比为5:0.5-2；钼酸铵与去离子水的质量体积比为0.5-3:40(g/ml)；更优选的，去离子水与浓硝酸的体积比为5:1；钼酸铵与去离子水的质量体积比为1:40(g/ml)。
优选的，步骤(4)中，三氧化钼纳米带与硫脲的质量比为0.5-2:10；坩埚A和坩埚B之间相隔8-12cm距离；马弗炉加热速率为1-3℃/min。更优选的，三氧化钼纳米带与硫脲的质量比为1:10；坩埚A和坩埚B之间相隔10cm，坩埚规格为50mm；马弗炉加热速率为2℃/min。
优选的，步骤(5)中，二硫化钼纳米带、乙酸镉和硫脲质量比为75-85:65-75:15-20，二硫化钼纳米带与去离子水的质量体积比g/l为2:1；更有选的，二硫化钼纳米带、乙酸镉和硫脲质量比为80:66:19。
优选的，步骤(6)中，加热时间为12h。
本发明还包括通过上述方法获得的用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明是将硫化镉纳米颗粒与二硫化钼纳米带构建异质结构光催化剂，通过硫化工艺完美的将三氧化钼纳米带转变为二硫化钼纳米带，在保留纳米带形貌的同时又暴露出大量的活性位点，与硫化镉形成异质结后，增强了硫化镉对光的吸收能力，同时有效促进光生载流子的分离并抑制光生载流子的复合，明显提高了光解水产氢能力。
附图说明
图1为本发明实施例和对比例的XRD图；其中，a为本发明的XRD图，b和c分别为对比例1和对比例2，的XRD图。
图2为本发明制备的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂的扫描电镜图。
图3为本发明制备的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂的透射电镜图。
图4为本发明制备的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂的产氢稳定性循环图。
图5为本发明和对比例的产氢性能图；图中d、c、e为实施例1、实施例2和实施例3的产氢率；a、b分别为对比例2，对比例1的产氢率。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实例1：一种用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法
具体步骤如下：
(1)将1g钼酸铵溶于40ml去离子水中，再向其中加入8ml浓硝酸(质量分数为95％)，搅拌均匀后获得溶液A；
(2)将溶液A加入到水热反应釜中并在180℃的烘箱中加热反应12h。
(3)将反应完成后的溶液进行多次离心并将所得物质使用乙醇及去离子水多次洗涤以获得三氧化钼纳米带。
(4)将0.1g三氧化钼纳米带置于坩埚中，记为坩埚A；将1g硫脲置于坩埚中，记为坩埚B。将坩埚B和坩埚A依次放入马弗炉中，之间相隔10cm，以2℃/min的速率加热到800℃下煅烧保温2h后获得二硫化钼纳米带。
(5)将0.08g二硫化钼纳米带，0.066g乙酸镉和0.019g硫源加入到40ml去离子水溶液中，搅拌均匀后获得溶液B。
(6)将溶液B转移到50ml水热反应釜中，再将反应釜转移到180℃的烘箱中加热12h。
(7)将反应完成后的溶液进行多次离心并将所得物质使用乙醇及去离子水多次洗涤以获得硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂。
实例2：一种用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法
具体步骤如下：
(1)将1g钼酸铵溶于40ml去离子水中，再向其中加入6ml浓硝酸(质量分数为95％)，搅拌均匀后获得溶液A；
(2)将溶液A加入到水热反应釜中并在180℃的烘箱中加热反应12h；
(3)将反应完成后的溶液进行多次离心并将所得物质使用乙醇及去离子水多次洗涤以获得三氧化钼纳米带；
(4)将0.15g三氧化钼纳米带置于坩埚中，记为坩埚A；将1g硫脲置于坩埚中，记为坩埚B。将坩埚B和坩埚A依次放入马弗炉中，之间相隔8cm，以2.5℃/min的速率加热到800℃下煅烧保温2h后获得二硫化钼纳米带；
(5)将0.08g二硫化钼纳米带，0.065g乙酸镉和0.015g硫源加入到40ml去离子水溶液中，搅拌均匀后获得溶液B；
(6)将溶液B转移到50ml水热反应釜中，再将反应釜转移到180℃的烘箱中加热12h；
(7)将反应完成后的溶液进行多次离心并将所得物质使用乙醇及去离子水多次洗涤以获得硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂。
实例3：一种用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法
具体步骤如下：
(1)将1g钼酸铵溶于40ml去离子水中，再向其中加入9ml浓硝酸(质量分数为95％)，搅拌均匀后获得溶液A；
(2)将溶液A加入到水热反应釜中并在180℃的烘箱中加热反应12h；
(3)将反应完成后的溶液进行多次离心并将所得物质使用乙醇及去离子水多次洗涤以获得三氧化钼纳米带；
(4)将0.08g三氧化钼纳米带置于坩埚中，记为坩埚A；将1g硫脲置于坩埚中，记为坩埚B。将坩埚B和坩埚A依次放入马弗炉中，之间相隔12cm，以1.5℃/min的速率加热到800℃下煅烧保温2h后获得二硫化钼纳米带；
(5)将0.083g二硫化钼纳米带，0.075g乙酸镉和0.02g硫源加入到40ml去离子水溶液中，搅拌均匀后获得溶液B；
(6)将溶液B转移到50ml水热反应釜中，再将反应釜转移到180℃的烘箱中加热12h；
(7)将反应完成后的溶液进行多次离心并将所得物质使用乙醇及去离子水多次洗涤以获得硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂。
对比例1
(1)将1g钼酸铵溶于40ml去离子水中，再向其中加入6ml浓硝酸(质量分数为95％)，搅拌均匀后获得溶液A；
(2)将溶液A加入到水热反应釜中并在180℃的烘箱中加热反应12h；
(3)将反应完成后的溶液进行多次离心并将所得物质使用乙醇及去离子水多次洗涤以获得三氧化钼纳米带；
(4)将0.1g三氧化钼纳米带置于坩埚中，记为坩埚A；将1g硫脲置于坩埚中，记为坩埚B。将坩埚B和坩埚A依次放入马弗炉中，之间相隔10cm，以2℃/min的速率加热到800℃下煅烧保温2h后获得二硫化钼纳米带。
对比例2
(1)将0.066g乙酸镉和0.019g硫源加入到40ml去离子水溶液中，搅拌均匀后获得溶液A；
(2)将溶液A加入到水热反应釜中并在180℃的烘箱中加热反应12h；
(3)将反应完成后的溶液进行多次离心并将所得物质使用乙醇及去离子水多次洗涤以获得硫化镉纳米颗粒。
实验例
本发明获得的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂与对比例1、对比例2的XRD图如图1所示；本发明扫描电镜图如图2所示，透射电镜图如图3所示。对本发明进行稳定性测试，经过16小时的产氢测试其仍然具有良好的产氢能力，表明本发明制备的催化剂具有高度稳定性，结果如图4所示。
通过光解水产氢实验来测试硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂的性能。
光解水产氢实验于常温常压下在容积为100ml的三颈烧瓶中进行，三颈烧瓶的瓶口用硅胶塞密封。采用功率为350W的氙灯作为光源，光源与反应器之间的距离为5cm。使用一块紫外截止滤波片(λ≥420)过滤掉紫外光，透过的可见光则作为光源用来激发光催化反应。在具体实验中，将20mg所制备的样品分散在80ml去离子水和20ml三乙醇胺的混合溶液中，之后向其中通入氮气，持续30min以排尽三颈烧瓶中的氧气，制造无氧环境，并将三颈烧瓶放在恒温水浴槽中设置温度为25℃以排除温度对实验的影响。在实验中对溶液进行持续搅拌保证催化剂能充分利用光能。每隔1h，从三颈烧瓶的上方抽取1ml气体通过气相色谱仪测试。
结果如图5所示，本发明制备的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂产氢率最高，为203.7(微摩尔/克/小时)，实施例2获得的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂产氢率为189.5(微摩尔/克/小时),实施例2获得的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂产氢率为180.4(微摩尔/克/小时)；对比例2的产氢率为0；对比例1的产氢率为50.3(微摩尔/克/小时)。
Claims (5)
1.一种用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂的制备方法，其特征在于，
所述制备方法的具体步骤如下：
（1） 将钼酸铵加入去离子水和浓硝酸的混合溶液中，持续搅拌均匀后获得溶液A；
（2）将溶液A加入到水热反应釜中并在180℃的烘箱中加热反应12h；
（3）将反应完成后的溶液进行离心并将所得物质使用乙醇及去离子水洗涤以获得三氧化钼纳米带；
（4）将三氧化钼纳米带置于坩埚中，记为坩埚A；将硫脲置于坩埚中，记为坩埚B；将坩埚B和坩埚A依次放入马弗炉中，在800℃下煅烧2h后获得二硫化钼纳米带；
（5）将步骤（4）获得的二硫化钼纳米带、镉源和硫源加入到去离子水溶液中，搅拌均匀后获得溶液B；
（6） 将溶液B转移到水热反应釜，再将反应釜转移到180℃的烘箱中加热12h；
（7）将反应完成后的溶液进行离心并将所得物质使用乙醇及去离子水洗涤以获得硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂；
所述步骤（1）中，浓硝酸为质量分数为95%的浓硝酸，去离子水与浓硝酸的体积比为5:0.5-2；钼酸铵与去离子水的质量体积比为0.5-3:40（g/ml）；
所述步骤（4）中，三氧化钼纳米带与硫脲的质量比为0.5-2:10；坩埚A和坩埚B之间相隔8-12cm距离；马弗炉加热速率为1-3℃/min；
所述步骤（5）中，二硫化钼纳米带、乙酸镉和硫脲质量比为75-85:65-75:15-20，二硫化钼纳米带与去离子水的质量体积比g/l为2:1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，去离子水与浓硝酸的体积比为5:1；钼酸铵与去离子水的质量体积比为1:40（g/ml）。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，三氧化钼纳米带与硫脲的质量比为1:10；坩埚A和坩埚B之间相隔10cm，坩埚规格为50mm；马弗炉加热速率为2℃/min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，二硫化钼纳米带、乙酸镉和硫脲质量比为80:66:19。
5.如权利要求1-4任一项所述制备方法制备的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010136647.2A CN111229260B (zh) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010136647.2A CN111229260B (zh) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111229260A CN111229260A (zh) | 2020-06-05 |
| CN111229260B true CN111229260B (zh) | 2021-07-20 |
Family
ID=70880085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010136647.2A Active CN111229260B (zh) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | 用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111229260B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113751029B (zh) * | 2021-10-19 | 2023-10-17 | 齐鲁工业大学 | 一种Co9S8/ZnIn2S4光催化产氢材料及其制备方法和应用 |
| FR3133544B1 (fr) | 2022-03-18 | 2024-03-08 | Ifp Energies Now | Matériau catalytique à base d’un élément du groupe VIB et d’un élément du groupe IVB pour la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104338547A (zh) * | 2013-07-29 | 2015-02-11 | 中国科学院理化技术研究所 | 基于量子点/棒和二硫化钼纳米片的光催化剂、制备方法、光催化体系及其重整生物质制氢的方法 |
| CN104959160A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-10-07 | 宁夏大学 | 一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用 |
| CN109126829A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-04 | 合肥学院 | 一种三维异质结构CdS-MoS2复合粉体的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2992637B1 (fr) * | 2012-06-29 | 2014-07-04 | IFP Energies Nouvelles | Photocatalyseur composite a base de sulfures metalliques pour la production d'hydrogene |
| US9314777B2 (en) * | 2012-07-27 | 2016-04-19 | Lawrence Livermore National Security, Llc | High surface area graphene-supported metal chalcogenide assembly |
| CN105013511B (zh) * | 2015-07-06 | 2018-06-12 | 常州大学 | 一种以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂的硫化镉量子点/碳纳米管光催化剂的制备方法 |
-
2020
- 2020-03-02 CN CN202010136647.2A patent/CN111229260B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104338547A (zh) * | 2013-07-29 | 2015-02-11 | 中国科学院理化技术研究所 | 基于量子点/棒和二硫化钼纳米片的光催化剂、制备方法、光催化体系及其重整生物质制氢的方法 |
| CN104959160A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-10-07 | 宁夏大学 | 一种Mo2N/CdS复合光催化剂及其制备和应用 |
| CN109126829A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-04 | 合肥学院 | 一种三维异质结构CdS-MoS2复合粉体的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "CdS nanorods decorated with ultrathin MoS2 nanosheets for efficient visible‑light photocatalytic H2 production";Zhen Wei et al.;《Journal of Materials Science: Materials in Electronics》;20200210;第31卷;第4574–4581页 * |
| "化学气相沉积法控制合成低维过渡金属硫族化合物的研究";许冠辰;《万方数据知识服务平台》;20151012;第4.1、4.2.3、4.2.4、4.2.5、4.3.3节 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111229260A (zh) | 2020-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108579779B (zh) | 一种三维复合材料、其制备方法及在水污染物可见光催化降解去除中的应用 | |
| CN110841622B (zh) | 一种基于MOF模板可控制备In2O3@ZnO纳米异质节光催化材料的方法 | |
| CN108067281B (zh) | 多孔g-C3N4光催化剂及其制备方法和应用 | |
| 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 | |
| CN111229260B (zh) | 用于可见光下分解水制氢的硫化镉纳米颗粒/二硫化钼纳米带异质结构催化剂及其制备方法 | |
| CN112076738B (zh) | 一种硼掺杂缺陷型氧化锌及其制备方法和应用 | |
| CN110280281B (zh) | 铁酸锌/黑磷微球复合物的制备方法及其在光催化领域中的应用 | |
| CN103611549A (zh) | 铜锌锡硫/氧化石墨烯复合半导体光催化剂的制备方法 | |
| CN105771948A (zh) | 具有高光催化制氢性能的双壳二氧化钛催化剂及其制备方法 | |
| CN111330603A (zh) | 一种新型高效光催化材料及其应用 | |
| CN112337485B (zh) | 一种四硫化二钴合镍-四硫化二铟合锌复合物、制备方法与应用 | |
| CN112354545B (zh) | 一种p-n异质结结构的硫化铜复合钽铌酸钾及其制备方法 | |
| CN103785425A (zh) | 一种花状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN111821973B (zh) | 一种水分解制氢光催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN107335432B (zh) | 一种BiVO4/TiO2核壳复合光催化剂的制备方法 | |
| CN113332981A (zh) | 二氧化碳还原光催化材料、制备方法及其应用 | |
| CN109988558B (zh) | 多壳层量子点CdSe/CdS/In2S3及其制备方法与应用 | |
| CN110090651B (zh) | 一种石墨烯基硫化物异质结光催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN115582132B (zh) | 一种光催化高效产h2同时制备糠醛的方法 | |
| CN112264013B (zh) | 一种纤维素基钴氧复合磷酸银光催化异质结的制备方法 | |
| CN113797910A (zh) | 一种含缺陷的纳米微球状钙钛矿催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108654673B (zh) | 一种新型光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN106179431A (zh) | 一种锌钛复合金属氧化物及其制备和应用 | |
| CN112076768A (zh) | 一种溴化铅铯量子点修饰的氧化锌复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109516495A (zh) | 一种氧化锡光子晶体负载氧化钨和硫化镉半导体薄膜及其制备方法和应用 |
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 | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 250306 No. 3501, Changqing University Road, Jinan City, Shandong Province Patentee after: Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences) Country or region after: China Address before: 250306 No. 3501, Changqing University Road, Jinan City, Shandong Province Patentee before: Qilu University of Technology Country or region before: China |