[發明專利]一種可見光響應的立方閃鋅礦結構的CdxZn1?xS固溶體光催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201510345648.7
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104941666B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 姚忠平;賀雅瓊;夏琦興;姜兆華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;C01B3/04;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種光催化劑的制備方法。

背景技術

由于化石燃料的過度燃燒而導致的全球危機和環境污染問題是人類現今面對的兩大基本問題。氫氣作為一種清潔能源越來越受到人們的關注，自從1972年日本科學家 Fujishima發現TiO₂半導體表面的光電催化分解產生氫氣和氧氣的現象，利用半導體光催化劑從水中光催化制氫開始得到廣泛關注。太陽能的有效轉化對于環境友好型社會的建立有重大作用，金屬硫化物由于具有合適的能帶隙以及光催化性能而吸引著許多研究者。然而大多數半導體的禁帶寬度較大，僅與占太陽光譜4％的紫外光響應，大大限制了其應用，因此研究者們正在努力尋找與占太陽光譜43％的可見光響應的光催化劑。

Cd_xZn_1-xS由于具有能帶結構可調、在可見光照射下性能優異而得到廣泛研究。但 Cd_xZn_1-xS也具有一些缺點，當x值較低時，固溶體的能帶隙很寬，而x值太高導帶位置低，導致光催化性能不好。最近報道的具有優異可見光活性的Cd_xZn_1-xS光催化劑中，離子摻雜占了大多數，其中摻雜Ag(0.01mol)的Cd_0.1Zn_0.9S表現出較高的制氫活性，產氫速率為19.55mmol/h/g。對于當前報道的大部分Cd_xZn_1-xS光催化產氫速率并不是很高，以貴金屬或其氧化物作助催化劑可以提高光催化產氫速率但成本高，因而限制了其應用范圍。因此，尋求制備工藝簡單且成本相對較低的高效的可見光響應的Cd_xZn_1-xS光催化劑具有重要意義。

發明內容

本發明目的是要解決現有Cd_xZn_1-xS光催化劑在可見光下分解H₂O產氫速率低和成本高的問題，而提供一種可見光響應的立方閃鋅礦結構的Cd_xZn_1-xS固溶體光催化劑的制備方法。

一種可見光響應的立方閃鋅礦結構的Cd_xZn_1-xS固溶體光催化劑的制備方法，是按以下步驟完成的：

一、將Zn(Ac)₂·2H₂O和Cd(Ac)₂·2H₂O加入到蒸餾水中，再在攪拌速度為1r/min～5r/min 下攪拌20min～90min，得到醋酸鋅和醋酸鎘的混合溶液；

步驟一中所述的Zn(Ac)₂·2H₂O與Cd(Ac)₂·2H₂O的物質的量比為(1.5～9):1；

步驟一中所述的Zn(Ac)₂·2H₂O和Cd(Ac)₂·2H₂O的總物質的量與蒸餾水的體積比為6mmol:(20mL～30mL)；

二、將硫脲加入到蒸餾水中，再在攪拌速度為1r/min～5r/min下攪拌30min～120min，得到硫脲溶液；

步驟二中所述的硫脲的物質的量與蒸餾水的體積比為60mmol:(20mL～30mL)；

三、將醋酸鋅和醋酸鎘的混合溶液與硫脲溶液混合，得到反應液；

步驟三中所述的醋酸鋅和醋酸鎘的混合溶液與硫脲溶液的體積比為(0.43～1.5):1；

四、將反應液加入到反應釜中，經氮氣吹掃除氧5min后將反應釜封閉，在溫度為 140℃～200℃的條件下反應6h～24h，再自然冷卻至室溫，得到反應物；先采用去離子水對反應物洗滌3次～5次，再采用無水乙醇對反應物洗滌3次～5次，得到清洗后的反應物；將清洗后的反應物在溫度為60℃～110℃下干燥6h～12h，得到可見光響應的立方閃鋅礦結構的Cd_xZn_1-xS固溶體光催化劑；

步驟四中所述的Cd_xZn_1-xS中x的取值范圍為0.1≤x≤0.4。

本發明的原理：