CN113134369B - 一种三元光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三元光催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂为基于聚合物碳量子点/CoS/CdS的三元光催化剂，其制备方法为：先取壳聚糖原材料，溶解于水中，再加入NaOH，搅拌溶解，然后进行水热反应，再离心分离，获得上层清液，经透析得到甲壳素聚合物碳量子点溶液；先向去离子水中加入二水醋酸镉和六水硝酸钴，搅拌溶解；加入聚乙二醇，搅拌，接着加入硫代乙酰胺继续搅拌，再加入甲壳素聚合物碳量子点溶液，进行水热反应，陈化，离心分离得到固体即光催化剂。本发明催化剂同时具有高的光吸收率、高的电子空穴分离效率、高的光生电子迁移率，以及低光生电子空穴的复合率，具有高效的利用太阳光分解水产氢的效率，较传统的纯CdS的产氢效率提高20倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及光催化剂的制备方法及应用技术领域，具体涉及一种三元光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
化石能源的过度开发造成的资源枯竭和环境污染问题是目前人类面临的重要挑战。氢气是一种清洁、环保、可持续、能量密度高的绿色能源，是传统化石能源的理想替代方案，具有广阔的发展前景。其中，通过光催化法直接利用太阳能分解水产生氢气是一种理想的绿色产氢途径，然而高效光催化剂的开发是技术的关键和发展瓶颈。
由于光催化分解水产氢是一个复杂的物理化学过程，包括光催化剂吸收光，催化剂中的电子在光照的激发下形成自由电子和空穴，光生自由电子在催化剂内部的传导，自由电子在催化剂的表面活性位上还原水中的氢离子产生氢气等过程。在这些过程中，由于某一过程的限制就会导致光催化产氢的效率低下，这就要求高效的催化剂不仅具有禁带宽度小，对可见光的利用率高，而且需要光生电子空穴的传导速率高，电子空穴对复合率小，并且在催化剂表面具有足够多的表面活性位。然而，传统的光催化剂仅能满足其中一个或几个条件，而无法满足所有条件，从而导致光催化产氢效率较低，无法大规模应用。现有的技术主要通过掺杂来降低光催化剂的禁带宽度，通过形成异质结等方法获得高效的电子空穴分离效率，通过形貌控制获得高效的电子空穴传导效率，通过添加贵金属等助催化剂来提高催化剂表面的活性位。然而，这些催化剂仅能从一个方面进行改进，对催化剂性能的提高并不明显。并且导致制备过程复杂，贵金属的使用也造成成本高，限制了工业化应用。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题及不足，提供一种三元光催化剂及其制备方法和应用。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种三元光催化剂，所述催化剂为基于聚合物碳量子点/CoS/CdS的三元光催化剂。
一种三元光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、先取壳聚糖原材料，溶解于水中，再加入NaOH，搅拌溶解，然后将溶液转移至水热釜中进行水热反应，反应结束后放至室温，再离心分离，获得上层清液，经透析得到甲壳素聚合物碳量子点溶液，备用；
步骤二、先向去离子水中加入二水醋酸镉和六水硝酸钴，搅拌溶解；然后加入聚乙二醇，搅拌，接着加入硫代乙酰胺继续搅拌，再加入步骤一得到的甲壳素聚合物碳量子点溶液，并将溶液转移至水热釜中进行水热反应，反应完成后放至室温并进行陈化，陈化完成后离心分离得到固体，经洗涤、干燥，即得到碳量子点/CoS/CdS三元复合光催化剂。
作为本发明一种三元光催化剂的制备方法的进一步优化，步骤一所述的水热反应条件为：反应温度150-250℃，反应时间8-16h。
作为本发明一种三元光催化剂的制备方法的进一步优化，步骤一中每0.5g壳聚糖原材料溶于水后中加入0.01-0.1gNaOH。
作为本发明一种三元光催化剂的制备方法的进一步优化，步骤二的水热反应条件为：反应温度180-250℃条件下水热反应20-30h。
作为本发明一种三元光催化剂的制备方法的进一步优化，步骤二中二水醋酸镉、六水硝酸钴、聚乙二醇和硫代乙酰胺的重量比为8:1：(5-8)：(2-4)。
作为本发明一种三元光催化剂的制备方法的进一步优化，步骤二所述的洗涤为先用水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次。
作为本发明一种三元光催化剂的制备方法的进一步优化，步骤二所述的干燥为在50-80℃温度条件下干燥8-10h。
一种基于聚合物碳量子点/CoS/CdS的三元光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用。
作为本发明一种基于聚合物碳量子点/CoS/CdS的三元光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用，所述光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用时浓度为0.5-1.8mg/L，优选0.8-1.2mg/L。
本发明具有以下有益效果：
一、本发明提供的制备方法制备得到的催化剂同时具有高的光吸收率、高的电子空穴分离效率、高的光生电子迁移率，以及低光生电子空穴的复合率，从而使催化剂具有高效的利用太阳光分解水产氢的效率，较传统的纯CdS的产氢效率提高20倍以上。本发明的催化剂使利用太阳光分解水产氢的效率得到大幅度提升，解决了利用绿色能源太阳能直接分解水转化为氢能大规模应用的关键技术问题。
二、本发明通过钴掺杂和形成CoS/CdS异质结，减小了CdS的禁带宽度，极大地提高了CdS的可见光利用效率。碳量子点/CoS/CdS三元异质结构形成的内建电场提高了光生电子-空穴的分离能力，并抑制其复合。通过制备过程和条件的控制，使催化剂具有棱柱状一维结构，提高了光生电子-空穴的传导过程。另外，壳聚糖聚合物碳量子点具有丰富的羟基官能团，提供了丰富的反应活性中心，替代贵金属作为水分解的活性中心，从而极大地提高了光催化剂的反应活性。
三、本发明采用的制备方法简单，未使用贵金属，工艺和原料成本低，具有广阔的工业化应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备光催化剂的扫描电镜图；
图2为实施例1-3中制备的光催化剂的吸光度；
图3为实施例1-3中制备的光催化剂的荧光发射强度；
图4为实施例1-3中制备的光催化剂的光催化产氢速率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种三元光催化剂，所述催化剂为基于聚合物碳量子点/CoS/CdS的三元光催化剂。
一种三元光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、先取0.5g壳聚糖原材料，溶解于60ml去离子水中，再加入0.1gNaOH，搅拌溶解，然后，将溶液转移至100ml水热釜中，在180℃条件下水热反应12h，反应结束后放至室温，再在离心机中以8000r/min的转速离心分离10min，取上层清液，并将得到的上清液于透析袋中透析5天，得到甲壳素聚合物碳量子点溶液，备用；
步骤二、先向40ml去离子水中加入2.4g二水醋酸镉和0.3g六水硝酸钴，搅拌溶解；然后加入2g聚乙二醇，在磁力搅拌器中搅拌30min；接着加入12.5mmol(0.94g)硫代乙酰胺继续搅拌30min，再加入12ml步骤一得到的甲壳素聚合物碳量子点溶液，并将溶液转移至水热釜中，在220℃条件下水热反应24h，反应完成后放至室温并进行陈化5天，陈化完成后离心分离得到固体，固体先用水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，再在60℃温度条件下干燥8h，即得到碳量子点/CoS/CdS三元复合光催化剂。
一种基于聚合物碳量子点/CoS/CdS的三元光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用。
作为本发明一种基于聚合物碳量子点/CoS/CdS的三元光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用，所述光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用时浓度为0.5-1.8mg/L，优选0.8-1.2mg/L。
光催化产氢性能的测试
本发明催化剂的光催化分解水产氢性能在光催化反应仪上进行测试，将80mg光催化剂通过超声波分散在100mL，0.1mol/L的Na2SO3和0.1mol/L Na2S的混合溶液中。然后用氮气吹扫30分钟，除去溶液中的气体。在测试设备上抽真空后，用配备有420nm截止滤光片的300W氙灯从顶部照射反应器。在整个反应过程中，通过冷却水将反应溶液温度保持在15℃。采用GC-9790(Ar为载体)气相色谱仪和热导检测器对析出的氢气进行分析。
本发明制备的碳量子点/CoS/CdS三元复合光催化剂具有以下特点：
1催化剂具有一维棱柱状结构，如附图1所示。
2由壳聚糖聚合物碳量子点、CoS、CdS三元结构组成，CdS中具有Co元素掺杂。
3催化剂具有高吸光度(附图2)，低荧光发射(附图3)，高产氢活性(附图4)。
实施例2
同实施例1，与实施例1的不同之处在于，制备光催化剂时未添加壳聚糖聚合物碳量子点溶液，从而制备CoS-CdS二元异质结结构光催化剂。
实施例2的吸光度(附图2)和荧光发射强度(附图3)与实例例1接近，表明壳聚糖碳量子点的修饰不改变材料的吸光度和自由电子与空穴的复合率，然而产氢效率明显低于实施例1(附图4)，表明壳聚糖碳量子点的修饰主要是提供反应活性中心，提高光催化分解水的产氢效率。
实施例3
同实施例1，与实施例1的不同之处在于，制备光催化剂时未添加壳聚糖聚合物碳量子点溶液和硝酸钴，从而制备CdS光催化剂。
实施例3制备的光催化剂的吸光度明显低于实施例1和实施例2，荧光发射性能明显高于实施例1和实施例2，表明Co的修饰和异质结结构提高了CdS的吸光度，从而提高光生电子空穴的分离效率，抑制了光生电子和空穴的复合。实施例1制备的光催化剂产氢效率是实施例3的20倍以上，表明制备的碳量子点/CoS/CdS三元复合光催化剂的效率明显高于传统CdS催化剂，其低成本和产氢效率优势具有明显的工业应用前景。
实施例4
一种三元光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、先取0.5g壳聚糖原材料，溶解于60ml去离子水中，再加入0.05gNaOH，搅拌溶解，然后，将溶液转移至100ml水热釜中，在150℃条件下水热反应16h，反应结束后放至室温，再在离心机中以10000r/min的转速离心分离8min，取上层清液，并将得到的上清液于透析袋中透析3天，得到甲壳素聚合物碳量子点溶液，备用；
步骤二、先向40ml去离子水中加入2.4g二水醋酸镉和0.3g六水硝酸钴，搅拌溶解；然后加入2g聚乙二醇，在磁力搅拌器中搅拌25min；接着加入12.5mmol(0.94g)硫代乙酰胺继续搅拌40min，再加入12ml步骤一得到的甲壳素聚合物碳量子点溶液，并将溶液转移至水热釜中，在200℃条件下水热反应30h，反应完成后放至室温并进行陈化5天，陈化完成后离心分离得到固体，固体先用水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，再在80℃温度条件下干燥8h，即得到碳量子点/CoS/CdS三元复合光催化剂。
实施例5
一种三元光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、先取0.5g壳聚糖原材料，溶解于60ml去离子水中，再加入0.1gNaOH，搅拌溶解，然后，将溶液转移至100ml水热釜中，在250℃条件下水热反应8h，反应结束后放至室温，再在离心机中以6000r/min的转速离心分离15min，取上层清液，并将得到的上清液于透析袋中透析5天，得到甲壳素聚合物碳量子点溶液，备用；
步骤二、先向40ml去离子水中加入2.4g二水醋酸镉和0.3g六水硝酸钴，搅拌溶解；然后加入2g聚乙二醇，在磁力搅拌器中搅拌40min；接着加入12.5mmol(0.94g)硫代乙酰胺继续搅拌25min，再加入12ml步骤一得到的甲壳素聚合物碳量子点溶液，并将溶液转移至水热釜中，在250℃条件下水热反应20h，反应完成后放至室温并进行陈化5天，陈化完成后离心分离得到固体，固体先用水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，再在50℃温度条件下干燥10h，即得到碳量子点/CoS/CdS三元复合光催化剂。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种三元光催化剂，其特征在于：所述催化剂为基于聚合物碳量子点/CoS/CdS的三元光催化剂，三元光催化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、先取壳聚糖原材料，溶解于水中，再加入NaOH，搅拌溶解，然后将溶液转移至水热釜中进行水热反应，反应结束后放至室温，再离心分离，获得上层清液，经透析得到甲壳素聚合物碳量子点溶液，备用；
步骤二、先向去离子水中加入二水醋酸镉和六水硝酸钴，搅拌溶解；然后加入聚乙二醇，搅拌，接着加入硫代乙酰胺继续搅拌，再加入步骤一得到的甲壳素聚合物碳量子点溶液，并将溶液转移至水热釜中进行水热反应，反应完成后放至室温并进行陈化，陈化完成后离心分离得到固体，经洗涤、干燥，即得到碳量子点/CoS/CdS三元复合光催化剂。
2.如权利要求1所述的一种三元光催化剂，其特征在于：步骤一所述的水热反应条件为：反应温度150-250℃，反应时间8-16h。
3.如权利要求1所述的一种三元光催化剂，其特征在于：步骤一中每0.5g壳聚糖原材料溶于水后中加入0.01-0.1gNaOH。
4.如权利要求1所述的一种三元光催化剂，其特征在于：步骤二的水热反应条件为：反应温度180-250℃条件下水热反应20-30h。
5.如权利要求1所述的一种三元光催化剂，其特征在于：步骤二中二水醋酸镉、六水硝酸钴、聚乙二醇和硫代乙酰胺的重量比为8:1：（5-8）：（2-4）。
6.如权利要求1所述的一种三元光催化剂，其特征在于：步骤二所述的洗涤为先用水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次。
7.如权利要求1所述的一种三元光催化剂，其特征在于：步骤二所述的干燥为在50-80℃温度条件下干燥8-10h。
8.如权利要求1所述三元光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用。
9.如权利要求8所述三元光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用，其特征在于：所述光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用时浓度为0.5-1.8mg/L。
10.如权利要求9所述三元光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用，其特征在于：所述光催化剂在光催化水产氢中作为催化剂的应用时浓度为0.8-1.2mg/L。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (2)
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| "N-doped carbon dots/CdS hybrid photocatalyst that responds to visible/near-infrared light irradiation for enhanced photocatalytic hydrogen production";Weilong Shi et al.;《Separation and Purification Technology》;20181108;第212卷;第142–149页 * |
| "硫化镉光催化材料的制备及其可见光催化性能研究";郎笛;《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》;20170215;B014-187 * |
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