[發(fā)明專利]一種具有可見(jiàn)光催化活性的納米硫化鋅鎘的合成方法和應(yīng)用

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2011-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102285682A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳剛;周彥松;于耀光;郝臨星;談翔;楊治波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G11/02
• 分類號(hào): C01G11/02;B82Y40/00;B01J27/04;C01B3/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有可見(jiàn)光催化活性納米硫化物的合成方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前所用的能源如石油、天然氣、煤，均屬不可再生資源，地球上存量有限，而人類生存又時(shí)刻離不開(kāi)能源，所以必須尋找新的能源。隨著石化燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，終有一天這些資源將要枯竭，這就迫切需要尋找一種不依賴化石燃料的儲(chǔ)量豐富的新的含能體能源。氫是自然界存在最普遍的元素，氫能源具有無(wú)污染，熱值高，可循環(huán)，且其利用形式多樣等優(yōu)點(diǎn)，作為取代化石燃料的理想能源，有著廣泛的應(yīng)用前景。利用太陽(yáng)能分解水制氫，將能量密度低、分散性強(qiáng)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫能，再通過(guò)燃料電池將生成的H₂和O₂進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能，其產(chǎn)物水又可作為太陽(yáng)能制氫的原料，且對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生任何污染，可形成良性循環(huán)的能源體系。

自從20世紀(jì)70年代初日本科學(xué)家Fujishaima和Honda發(fā)現(xiàn)在紫外光照射下的TiO₂電極上的光電解水產(chǎn)氫現(xiàn)象后，光催化制氫的研究逐漸成為全世界關(guān)注的熱點(diǎn)。但是，紫外光在太陽(yáng)光中所占比例只有3％-5％，限制了TiO₂在可見(jiàn)光下的應(yīng)用，因此人們致力于尋找能響應(yīng)可見(jiàn)光的催化材料。一些催化劑如α-Fe₂O₃等能對(duì)可見(jiàn)光有響應(yīng)，但是它們的活性太低。而ZnS-CdS固溶體由于其具能隙和晶格參數(shù)可調(diào)的特殊的性質(zhì)受而到了科學(xué)家們的關(guān)注。人們用不同方法如固相合成法、水熱法等制備了ZnS-CdS納米材料，而且有許多文獻(xiàn)中對(duì)ZnS-CdS固溶體的光學(xué)性能探討。但是這些制備過(guò)程中大多數(shù)復(fù)雜、耗能、耗時(shí)或是要求嚴(yán)格的條件控制，同時(shí)材料的光學(xué)性能還不理想。本發(fā)明用微波技術(shù)合成了在可見(jiàn)光照射下具有較高的產(chǎn)氫性能的ZnS-CdS光催化材料。

在各種各樣的制備納米材料的方法中，微波合成是合成化學(xué)中的一個(gè)重大的突破。傳統(tǒng)的加熱方法具有效率低、時(shí)間長(zhǎng)、能量消耗大等缺點(diǎn)，而微波合成具有加熱速度快、熱能利用率高，節(jié)省能源，無(wú)公害，有利于改善勞動(dòng)條件、反應(yīng)靈敏、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)在納米材料合成中得到了很大應(yīng)用。自從1986年Gredye等首次把微波輻射技術(shù)用于有機(jī)合成以來(lái)，此種技術(shù)在化學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。1988年，牛津大學(xué)的Baghurst和Mingos等首次用微波法進(jìn)行了一些無(wú)機(jī)物的合成，開(kāi)啟了微波無(wú)機(jī)合成的先例，從此微波在成為無(wú)機(jī)合成的重要手段。

對(duì)于ZnS-CdS固溶體的微波合成，2008年SoniaArora等報(bào)道了以去離子水為溶劑，用微波法制備ZnS-CdS固溶體，并對(duì)其發(fā)光性能進(jìn)行了側(cè)試。2010年，B.Vidhya也報(bào)道了微波輔助的化學(xué)沉積法制備了ZnS-CdS固溶體，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了探討。2010年，M.Esmaili報(bào)道了以離子液體為溶劑，用微波加熱制備ZnS-CdS固溶體并對(duì)其可見(jiàn)光降解有機(jī)物得性能進(jìn)行了研究。雖然對(duì)ZnS-CdS固溶體光催化材料的微波制備及其光催化降解性能已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道，但是現(xiàn)有報(bào)道的方法反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)溫度高，也沒(méi)有有關(guān)其在可見(jiàn)光下制氫性能的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有硫化鋅鎘的制備方法反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)溫度高的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有可見(jiàn)光催化活性的納米硫化鋅鎘的合成方法和應(yīng)用。