CN113117718B - 一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂、制备方法及其应用 - Google Patents
一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂、制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113117718B CN113117718B CN202110335972.6A CN202110335972A CN113117718B CN 113117718 B CN113117718 B CN 113117718B CN 202110335972 A CN202110335972 A CN 202110335972A CN 113117718 B CN113117718 B CN 113117718B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cds
- nicop
- composite photocatalyst
- preparation
- product
- 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
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 22
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 14
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 abstract description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 abstract description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 abstract 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 abstract 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 6
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 2
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 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
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming 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
- 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
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- 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
-
- 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
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1052—Nickel or cobalt 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
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
- C01B2203/1058—Nickel catalysts
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
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
本发明涉及复合光催化技术领域，具体涉及一种NiCoP‑g‑C3N4/CdS复合光催化剂、制备方法及其应用。首先是通过溶剂热的方法制备出纯的CdS，g‑C3N4是直接煅烧尿素制成的，g‑C3N4和CdS具有合适的价带和导带结构，通过化学吸附和自组装的方法制备出g‑C3N4/CdS异质结，然后在超纯水中按1:1:5的质量比加入镍源、钴源和磷源，充分搅拌溶解后，加入配比好的g‑C3N4/CdS的复合材料，超声均匀后把水分完全蒸干，最后通过煅烧使颗粒状的NiCoP成功负载在g‑C3N4/CdS异质结的表面，该复合材料的颜色与NiCoP的掺杂的量有关，随着NiCoP掺杂量的增多，复合材料的颜色从草绿色逐渐变深，将制备的复合光催化剂应用于析氢实验，发现具有优异的析氢性能，析氢速率是纯CdS的23倍多，且重复利用率高，在光催化领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及复合光催化技术领域，具体涉及一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂、制备方法及其应用。
背景技术
随着人类社会的快速发展和经济的迅速提高，人类对化石燃料能源的大量使用，是引起全球气候变暖等环境问题的主要原因。基于太阳能的光催化分解水从而产生氢能源是一种理想的制氢方法。目前，氢能源作为一种环境友好的新能源，是解决能源危机和环境污染等问题的关键。
CdS具有合适的带隙(2.4eV)，导带(CB)比氢质子的还原电位更负，并且是一种在可见光下可以响应的光催化材料，具有制备成本低和合成方法简单等优势。然而，单纯的CdS是不稳定的，在可见光的照射下，会发生电子空穴对的迅速复合和光腐蚀现象。为了克服这些困难，将CdS与g-C3N4进行耦合形成异质结，是抑制光生电子与空穴复合和光腐蚀现象的有效途径。
由于体系中的活性位点数量较少，复合催化剂的光催化性能并不高。考虑在g-C3N4/CdS 体系中引入一种助催化剂NiCoP。NiCoP具有良好的导电性，可以作为助催化剂促进电荷的传输和提高光生电荷的分离，还可以为氢气的产生提供丰富有效的活性位点和降低H+还原的过电位，显著提高了复合光催化剂的产氢性能。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
本发明的目的在于解决g-C3N4/CdS体系中活性位点数量较少，复合催化剂的光催化性能不高的问题，提供了一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂、制备方法及其应用。
为了实现上述目的，本发明公开了一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将NiCl2·6H2O、CO(NO3)2·6H2O和NaH2PO2溶解在水中，搅拌至完全溶解；
S2：向步骤S1得到的溶液中加入g-C3N4/CdS，超声处理1～2h，得到混合产物；
S3：将步骤S2得到的混合产物在50～80℃下干燥完全后研磨；
S4：将步骤S3研磨后的产物进行煅烧，在N2保护下、200～400℃煅烧1～2h后自然冷却至室温；
S5：将步骤S4得到的产物用超纯水和无水乙醇洗涤，8000～10000r/min的转速下离心后在50～80℃下干燥12～24h，得到NiCoP-g-C3N4/CdS。
所述步骤S1中NiCl2·6H2O、CO(NO3)2·6H2O和NaH2PO2的质量比为1:1:5。
所述步骤S2中的g-C3N4/CdS的制备过程如下：将g-C3N4分散在甲醇中得到悬浮液，将悬浮液超声处理1～2h后得到均匀的悬浮液，再向悬浮液中加入CdS，连续搅拌24～36h，在 50～80℃下干燥得到g-C3N4/CdS复合产物。
所述g-C3N4的制备过程如下：将尿素压实后以5℃/min升温至500～600℃下煅烧6～10h，煅烧结束后冷却至室温，得到g-C3N4产物。
所述CdS的制备过程如下：将CdCl2·2.5H2O和NH2CSNH2加入含有乙二胺的特氟隆内衬高压釜中，搅拌并超声处理，然后将高压釜加热至16～200℃，保持24～48h，收集黄色产物，分别用去离子水和乙醇洗涤至少三次，在8000～10000r/min下离心后干燥得到CdS产物。
所述步骤S4中升温速率为3～5℃/min。
本发明还公开了一种采用上述方法制得的NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂，所述NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂中NiCoP的质量分数为3％～10％。
所述NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂中NiCoP的质量分数为5％，在可见光下，产氢率为48677μmolh-1g-1。
通过化学吸附和自组装的方法，成功制备了g-C3N4/CdS异质结，再在g-C3N4/CdS表面负载NiCoP，从而催进了光生电子和空穴的分离和和转移，提供了更多有效的活性位点，增加了光催化析氢的效率。制得的NiCoP-g-C3N4/CdS具有出色的析氢能力，产氢速率可达48677μmol h-1g-1，是纯CdS的23.35倍，并且稳定性良好。
本发明还公开了这种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂在光催化析氢中的应用。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过溶剂热的方法合成了具有棒状结构的CdS纳米棒，具有优良的形貌特征，并利于与其他半导体形成异质结；
(2)本发明通过化学吸附和自组装的方法合成了g-C3N4/CdS异质结，具有核壳结构的 g-C3N4/CdS更加利于光生电荷和空穴的分离，并且合成简单，实验高效；
(3)本发明发现NiCoP可以作为助催化剂提高g-C3N4/CdS异质结的光催化活性，并且大大降低了氢的还原位点；
(4)本发明通过改变NiCoP的含量，制备出不同含量的NiCoP-g-C3N4/CdS的复合材料，实验发现NiCoP的含量与产品性能的关系，并找到了最佳复合比例；
(5)本发明通过大量的实验和表征，证明NiCoP-g-C3N4/CdS具有高效的析氢性能和稳定性，当NiCoP含量为5％时，光催化产氢活性最高，产氢速率达到48677μmol h-1g-1，约为CdS的23.35倍。
附图说明
图1为本发明实施例1～4制得的NiCoP-g-C3N4/CdS、g-C3N4和g-C3N4/CdS的XRD图；
图2为NiCoP的XRD图谱；
图3为CdS的SEM图；
图4为g-C3N4/CdS的SEM图；
图5为5％NiCoP-g-C3N4/CdS的SEM图；
图6为5％NiCoP-g-C3N4/CdS的TEM图
图7为本发明实施例1～4制得的NiCoP-g-C3N4/CdS、g-C3N4和g-C3N4/CdS的的紫外-可见漫反射光谱图；
图8为本发明实施例1～4制得的NiCoP-g-C3N4/CdS、g-C3N4和g-C3N4/CdS的产氢速率图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例1
1、制备g-C3N4：将20g尿素压实放在坩埚中，在500℃煅烧2h，然后在520℃煅烧6h，冷却至室温，得到g-C3N4。
2、制备CdS：将2.312g CdCl2·2.5H2O和2.312g NH2CSNH2加入到含有30mL乙二胺的 50mL特氟隆内衬高压釜中，搅拌10min然后超声10min。然后将高压釜加热至160℃，并保持48h。收集黄色产物，分别用去离子水和乙醇洗涤三次，离心机转速为10000r/min。最后在70℃烘箱中干燥处理得到CdS。
3、制备g-C3N4/CdS：精确称量40mg的g-C3N4，并分散在30mL甲醇中。将上述悬浮液超声处理1小时后得到均匀的悬浮液，然后，将2g的CdS加入进悬浮液，连续搅拌24h。最后，在70℃烘箱中干燥得到复合产物。
4、制备3％NiCoP-g-C3N4/CdS：分别将14.4mg的NiCl2·6H2O、14.4mg的Co(NO3)2·6H2O 和72mg的NaH2PO2溶解在含有10mL水的烧杯中，搅拌使其完全溶解。在称取300mg的 g-C3N4/CdS加入溶液中，并超声处理1h。然后，将混合产物放进在70℃烘箱中干燥，充分将水干燥完全。随后将研磨的产物放进管式炉中煅烧，在N2保护下，以升温速率5℃/min升至300℃，并煅烧1h，然后使其自然冷却至室温。最后用超纯水和无水乙醇洗涤三次，离心机转速为10000r/min。再放进60℃烘箱中干燥12h，得到3％NiCoP-g-C3N4/CdS。
5、3％NiCoP-g-C3N4/CdS的XRD图谱(如图1)，表现为与纯CdS相似的衍射峰，可能是因为NiCoP和g-C3N4的含量太低，无法被检测到。3％NiCoP-g-C3N4/CdS的产氢速率图 (如图8)，其产氢速率达到41695μmol h-1g-1。
实施例2
步骤1～3与实施例1相同。
4、制备5％NiCoP-g-C3N4/CdS：分别将24mg的NiCl2·6H2O、24mg的Co(NO3)2·6H2O和120mg的NaH2PO2溶解在含有10mL水的烧杯中，搅拌使其完全溶解。在称取300mg的 g-C3N4/CdS加入溶液中，并超声处理1h。然后，将混合产物放进在70℃烘箱中干燥，充分将水干燥完全。随后将研磨的产物放进管式炉中煅烧，在N2保护下，以升温速率5℃/min升至300℃，并煅烧1h，然后使其自然冷却至室温。最后用超纯水和无水乙醇洗涤三次，离心机转速为10000r/min。再放进60℃烘箱中干燥12h，得到5％NiCoP-g-C3N4/CdS。
5、制备纯的NiCoP：分别将24mg的NiCl2·6H2O、24mg的Co(NO3)2·6H2O和120mg的NaH2PO2溶解在含有10mL水的烧杯中，搅拌使其完全溶解。然后，将混合产物放进在70℃烘箱中干燥，充分将水干燥完全。随后将研磨的产物放进管式炉中煅烧，在N2保护下，以升温速率5℃/min升至300℃，并煅烧1h，然后使其自然冷却至室温。最后用超纯水和无水乙醇洗涤三次，离心机转速为10000r/min。再放进60℃烘箱中干燥12h，得到纯的NiCoP。
6、5％NiCoP-g-C3N4/CdS的XRD图谱(如图1)，表现为与纯CdS相似的衍射峰，其衍射峰尖锐，具有最高的峰，表明其结晶度良好。纯NiCoP的XRD图谱(如图2)可以看出其衍射峰都可以归因于NiCoP(PDF#71-2336)。这也说明成功合成了结晶度良好的NiCoP。 CdS的SEM图(如图3)可以看出纯的CdS的形貌为光滑的棒状结构。g-C3N4/CdS的SEM 图(如图4)可以看出g-C3N4/CdS基本也为棒状形貌，纯的CdS被g-C3N4部分包裹。5％ NiCoP-g-C3N4/CdS的SEM图(如图5)，当加入NiCoP后，材料的表面不在光滑，颗粒状的NiCoP负载在材料的表面。5％NiCoP-g-C3N4/CdS的TEM图(如图6)可以看出片状的g-C3N4成功包裹在CdS的表面，小的NiCoP颗粒也复合成功在g-C3N4/CdS的表面。紫外-可见漫反射光谱(如图7)可以观察出，CdS和g-C3N4/CdS吸收边均约为540nm，NiCoP-g-C3N4/CdS 的吸收边约为570nm，三元复合物发生了红移。与纯的CdS和g-C3N4/CdS相比， NiCoP-g-C3N4/CdS的光吸收强度在可见光范围内显著增强，证明了NiCoP-g-C3N4/CdS具有很好的光吸收，这可能有助于光催化产氢活性的提高。5％NiCoP-g-C3N4/CdS的产氢速率图(如图8)，光催化产氢活性最高，产氢速率达到48677μmol h-1g-1，约为是CdS的23.35倍。
实施例3
步骤1～3与实施例1相同。
4、制备7％NiCoP-g-C3N4/CdS：分别将33.6mg的NiCl2·6H2O、33.6mg的Co(NO3)2·6H2O 和168mg的NaH2PO2溶解在含有10mL水的烧杯中，搅拌使其完全溶解。在称取300mg的g-C3N4/CdS加入溶液中，并超声处理1h。然后，将混合产物放进在70℃烘箱中干燥，充分将水干燥完全。随后将研磨的产物放进管式炉中煅烧，在N2保护下，以升温速率5℃/min升至300℃，并煅烧1h，然后使其自然冷却至室温。最后用超纯水和无水乙醇洗涤三次，离心机转速为10000r/min。再放进60℃烘箱中干燥12h，得到7％NiCoP-g-C3N4/CdS。
5、7％NiCoP-g-C3N4/CdS的XRD图谱(如图1)，表现为与纯CdS相似的衍射峰，其衍射峰略高与纯CdS。7％NiCoP-g-C3N4/CdS的产氢速率图(如图8)，其产氢速率达到 35950μmolh-1g-1。
实施例4
步骤1～3与实施例1相同。
4、制备10％NiCoP-g-C3N4/CdS：分别将48mg的NiCl2·6H2O、48mg的Co(NO3)2·6H2O和240mg的NaH2PO2溶解在含有10mL水的烧杯中，搅拌使其完全溶解。在称取300mg的 g-C3N4/CdS加入溶液中，并超声处理1h。然后，将混合产物放进在70℃烘箱中干燥，充分将水干燥完全。随后将研磨的产物放进管式炉中煅烧，在N2保护下，以升温速率5℃/min升至 300℃，并煅烧1h，然后使其自然冷却至室温。最后用超纯水和无水乙醇洗涤三次，离心机转速为10000r/min。再放进60℃烘箱中干燥12h，得到10％NiCoP-g-C3N4/CdS。
5、10％NiCoP-g-C3N4/CdS的XRD图谱(如图1)，表现为与纯CdS相似的衍射峰。7％NiCoP-g-C3N4/CdS的产氢速率图(如图8)，其产氢速率达到28946μmol h-1g-1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将NiCl2·6H2O、CO(NO3)2·6H2O和NaH2PO2溶解在水中，搅拌至完全溶解；
S2：向步骤S1得到的溶液中加入g-C3N4/CdS，超声处理1～2h，得到混合产物；
S3：将步骤S2得到的混合产物在50～80℃下干燥完全后研磨；
S4：将步骤S3研磨后的产物进行煅烧，在N2保护下、200～400℃煅烧1～2h后自然冷却至室温；
S5：将步骤S4得到的产物用超纯水和无水乙醇洗涤，8000～10000r/min的转速下离心后在50～80℃下干燥12～24h，得到NiCoP-g-C3N4/CdS，所述NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂中NiCoP的质量分数为3％～10％。
2.如权利要求1所述的一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中NiCl2·6H2O、CO(NO3)2·6H2O和NaH2PO2的质量比为1:1:5。
3.如权利要求1所述的一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的g-C3N4/CdS的制备过程如下：将g-C3N4分散在甲醇中得到悬浮液，将悬浮液超声处理1～2h后得到均匀的悬浮液，再向悬浮液中加入CdS，连续搅拌24～36h，在50～80℃下干燥得到g-C3N4/CdS复合产物。
4.如权利要求3所述的一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述g-C3N4的制备过程如下：将尿素压实后以5℃/min升温至500～600℃下煅烧6～10h，煅烧结束后冷却至室温，得到g-C3N4产物。
5.如权利要求3所述的一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述CdS的制备过程如下：将CdCl2·2.5H2O和NH2CSNH2加入含有乙二胺的特氟隆内衬高压釜中，搅拌并超声处理，然后将高压釜加热至16～200℃，保持24～48h，收集黄色产物，分别用去离子水和乙醇洗涤至少三次，在8000～10000r/min下离心后干燥得到CdS产物。
6.如权利要求1所述的一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中升温速率为3～5℃/min。
7.一种采用如权利要求1～6任一项所述的制备方法制得的NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂。
8.如权利要求7所述的一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂，其特征在于，所述NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂中NiCoP的质量分数为5％，在可见光下，产氢率为48677μmolh-1g-1。
9.一种如权利要求7或8所述的NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂在光催化析氢中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110335972.6A CN113117718B (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂、制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110335972.6A CN113117718B (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂、制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113117718A CN113117718A (zh) | 2021-07-16 |
| CN113117718B true CN113117718B (zh) | 2023-03-14 |
Family
ID=76774450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110335972.6A Active CN113117718B (zh) | 2021-03-29 | 2021-03-29 | 一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂、制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113117718B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113441144B (zh) * | 2021-08-03 | 2023-06-16 | 河南农业大学 | 一种光催化产氢助催化剂、光催化系统及产氢方法 |
| CN113559881A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-10-29 | 吉林化工学院 | 一种复合光催化剂、制备方法及其在分解水制氢中的应用 |
| CN113600215B (zh) * | 2021-08-16 | 2023-05-23 | 常州大学 | 多孔花球Ni5P4捕获g-C3N4 QDs复合光催化剂的制备方法及其应用 |
| CN114011445A (zh) * | 2021-09-10 | 2022-02-08 | 四川大学 | 一种空心球硫化镉/镍钴磷异质结光催化剂的制备方法及应用 |
| CN115888782A (zh) * | 2021-09-30 | 2023-04-04 | 天津工业大学 | 一种Co/g-C3N4复合光催化剂的制备方法及应用 |
| CN115646517B (zh) * | 2022-09-21 | 2023-11-21 | 青岛科技大学 | 一种S机制Ni11(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂及其制备方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103785434A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-05-14 | 福州大学 | 一种g-C3N4纳米片/CdS复合可见光催化剂 |
| CN104624219A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-20 | 武汉理工大学 | 高效C3N4-CdS复合光催化材料的原位转变制备方法 |
| CN104801329A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-07-29 | 南昌航空大学 | 一种CdS量子点/超薄g-C3N4纳米片复合光催化剂及其制备方法 |
| CN105562055A (zh) * | 2016-01-14 | 2016-05-11 | 天津理工大学 | 一种硫化镉-类石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法 |
| CN107617443A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-01-23 | 吉林大学 | 一种g‑C3N4表面原位生长的NiCoP纳米颗粒、制备方法及其应用 |
| CN108144635A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-06-12 | 开封大学 | 一种石墨相氮化碳-硫化镉复合材料的制备方法 |
| CN108940340A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-07 | 启东创绿绿化工程有限公司 | 一种g-C3N4/Ni2P复合材料的制备方法 |
| CN109201102A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-15 | 商丘师范学院 | 一种Z型异质结M-C3N4/CdS复合光催化剂的制备方法 |
| WO2019021189A1 (en) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | Sabic Global Technologies B.V. | METHODS FOR PRODUCING A NANOCOMPOSITE HETEROGLASTING PHOYOCATALYST |
| CN110064426A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-30 | 东南大学 | 一种LixMoS2/CdS/g-C3N4复合光催化剂的制备及其分解水产氢应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110721726A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-24 | 温州涂屋信息科技有限公司 | 一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂及其制法 |
-
2021
- 2021-03-29 CN CN202110335972.6A patent/CN113117718B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103785434A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-05-14 | 福州大学 | 一种g-C3N4纳米片/CdS复合可见光催化剂 |
| CN104624219A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-20 | 武汉理工大学 | 高效C3N4-CdS复合光催化材料的原位转变制备方法 |
| CN104801329A (zh) * | 2015-05-08 | 2015-07-29 | 南昌航空大学 | 一种CdS量子点/超薄g-C3N4纳米片复合光催化剂及其制备方法 |
| CN105562055A (zh) * | 2016-01-14 | 2016-05-11 | 天津理工大学 | 一种硫化镉-类石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法 |
| WO2019021189A1 (en) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | Sabic Global Technologies B.V. | METHODS FOR PRODUCING A NANOCOMPOSITE HETEROGLASTING PHOYOCATALYST |
| CN107617443A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-01-23 | 吉林大学 | 一种g‑C3N4表面原位生长的NiCoP纳米颗粒、制备方法及其应用 |
| CN108144635A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-06-12 | 开封大学 | 一种石墨相氮化碳-硫化镉复合材料的制备方法 |
| CN108940340A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-07 | 启东创绿绿化工程有限公司 | 一种g-C3N4/Ni2P复合材料的制备方法 |
| CN109201102A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-15 | 商丘师范学院 | 一种Z型异质结M-C3N4/CdS复合光催化剂的制备方法 |
| CN110064426A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-07-30 | 东南大学 | 一种LixMoS2/CdS/g-C3N4复合光催化剂的制备及其分解水产氢应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Facile synthesis of few-layer g-C3N4 nanosheets anchored with cubic phase CdS nanocrystals for high photocatalyti c hydrogen generation activity;Huaji Pang et.al;《Journal of Alloys and Compounds》;20200520;第155684页 * |
| In Situ Fabrication of Robust Cocatalyst-Free CdS/g-C3N4 2D-2D Step-Scheme Heterojunctions for Highly Active H2 Evolution;Doudou Ren et.al;《Solar RLL》;20191114;第4卷;摘要、第4节 * |
| In situ photochemical fabrication of CdS/g-C3N4 nanocomposites with high performance for hydrogen evolution under visible light;Lei Chen et.al;《Applied Catalysis B: Environmental》;20191231;第117848页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113117718A (zh) | 2021-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113117718B (zh) | 一种NiCoP-g-C3N4/CdS复合光催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN106694015B (zh) | 高分散镍氧团簇修饰氮化碳分解水制氢光催化剂的简单制备方法 | |
| CN112495421B (zh) | 一种氮掺杂碳量子点修饰富氮石墨型氮化碳光催化剂的制备方法 | |
| CN111085236B (zh) | 碳布负载硼掺杂石墨相氮化碳柔性可回收光催化膜的制备方法 | |
| CN109794268B (zh) | MoSe2纳米片包覆KNbO3纳米线异质结构光催化材料的制备方法 | |
| CN113856713A (zh) | 用于co2光催化还原的无铅双钙钛矿量子点@二维材料复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111330618A (zh) | 黑磷负载氮化钨纳米片光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN115418225B (zh) | 一种磷掺杂改性碳量子点及其复合光催化剂的制备方法 | |
| CN111790432A (zh) | 碳化镍/氮化碳纳米片光催化材料及制备方法和应用 | |
| CN109046470B (zh) | Linquist型K7HNb6O19-聚吡咯-还原氧化石墨烯复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112892555B (zh) | 空穴助剂Ti(IV)与电子助剂MXene QDs协同修饰ZnIn2S4光催化剂 | |
| CN110064426A (zh) | 一种LixMoS2/CdS/g-C3N4复合光催化剂的制备及其分解水产氢应用 | |
| CN113952963A (zh) | 一种基于Co修饰的CuInS2光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN113385210A (zh) | 一种光催化制氢催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112547125A (zh) | 一种可用于光解水的CdS/NiPc光催化剂及其制备方法 | |
| CN116726973A (zh) | 花球状硫铟锌/氮化碳异质结光催化剂及制备方法与应用 | |
| CN116173987A (zh) | CdIn2S4/CeO2异质结光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110743583A (zh) | 一种0d/2d磷化铁/硫化镉复合光催化剂及制备方法和应用 | |
| CN113856755B (zh) | 一种CsPbBr3-xIx量子点@COF-5复合光催化材料及其制备方法和应用 | |
| CN111250167A (zh) | 一种Fe基双金属有机骨架电催化剂及其制备和应用 | |
| CN115090318A (zh) | 一种高比表面积分子间异质结氮化碳光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN113385167A (zh) | 一种四氧化三锡纳米片负载立方体钽酸钠的制备方法 | |
| CN114917938B (zh) | 具有可见光催化活性的CoP/Cs2AgBiBr6复合材料及其制法与应用 | |
| CN115193466B (zh) | 一种双金属析氢催化剂及其制备方法 | |
| CN114917919B (zh) | 一种铋钨钴多酸盐与氮化碳复合光催化材料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 |