[發明專利]一種摻氮二硫化鉬載鉑光催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201610021038.6
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105618098B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 師進文;張亞周;胡逾超;郭烈錦
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B3/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 岳培華

本發明提供了一種摻氮二硫化鉬載鉑光催化劑及其制備方法，該方法首先選擇鉬酸鈉和硫代乙酰胺作為原料，采用水熱法制備二硫化鉬納米片；然后將二硫化鉬納米片在氨氣氣氛下熱處理，得到摻氮二硫化鉬納米片，最后將摻氮二硫化鉬納米片以光還原法負載貴金屬鉑，即得摻氮二硫化鉬載鉑光催化劑。本發明制備的摻氮二硫化鉬載鉑光催化劑首次實現了以二硫化鉬作為光催化劑，進行可見光光催化分解水制氫。本發明制得的摻氮二硫化鉬載鉑光催化劑具有優良的可見光光催化制氫能力，并且具有良好的穩定性。本發明操作簡單，重復性好，擴展了二硫化鉬在光催化方面的應用以及電化學方面的應用。

技術領域

本發明屬于氫能制備領域，涉及氫能的光催化潔凈制備技術，即模擬太陽光可見光照射條件下以水為原料的光催化制氫技術，具體涉及一種摻氮二硫化鉬載鉑光催化劑及其制備方法。

背景技術

當今世界隨著石油、煤炭和天然氣等傳統化石能源的逐漸枯竭，以及環境問題的日益嚴重，人類即將面臨能源枯竭的危機。因此，開發發展潔凈的、可再生的能源是目前世界各國政府十分重視的研究方向。現如今有發展潛力的新能源有太陽能、地熱能、風能、海洋能、核能以及生物質能等存在于自然界中的能源。而在這些能源中太陽能是一種理論上可以說取之不盡而且不污染環境的能源，有極好的發展前景。但是由于太陽能不穩定、分散性強、不連續和不均勻，所以如何將太陽能高效的轉化為化學能或電能是現階段需要攻克的難題，也是將其投入市場化的最大制約因素。我國堅持走可持續發展道路，開發新能源符合我國可持續發展道路，如果能夠充分利用太陽能，對我國未來的經濟發展可起到極大的推動作用。

由于氫氣燃燒直接生成水，能量密度高，而且地球上存在大量的水資源并且可以循環利用，以及氫具有可儲存、可運輸、無污染等優點，氫能被認為是一種理想的二次能源。現如今隨著以燃料電池為代表的各種氫能利用技術的迅猛發展，未來人類對氫能的需求量將大幅度上升。可以預見氫經濟時代在未來可能來臨。然而還存在一些難題制約氫能的發展，比如要真正實現氫作為能源的使用，需要解決氫的規模生產、儲存及輸送等一系列關鍵問題。根據能量守恒定理，制氫過程必然需要消耗能量，研究表明水、生物質、天然氣和煤等物質都可作為制氫原料。考慮到可持續發展和可再生能源等因素，以水和生物質為原料，利用太陽能制氫是相對較佳的制氫途徑。太陽能光催化分解水制氫，為太陽能的氫能轉化提供了一種可能實現的途徑，是當今乃至未來最有潛力實現工業化生產并獲得廉價氫氣的高薪技術。

光催化分解水制氫的原理是：在一定能量光的照射下，催化劑受到激發產生電子和空穴對。電子和空穴對遷移到催化劑表面，其中電子和水反應制氫，而空穴被體系中所加的適當的犧牲劑所消耗。實現太陽能光催化分解水的關鍵是找到高效、低成本和穩定的可見光光催化劑。目前國際上盡管有大量可見光響應的光催化劑的報道，但是依然與高效、低成本等要求相距甚遠。

納米二硫化鉬(MoS₂)作為一種過渡金屬層狀硫化物，因其良好的光學、電學、潤滑以及催化劑等性能引起了人們的廣泛關注。二硫化鉬常在光催化分解水制氫中作為替代鉑的低成本非貴金屬助催化劑，表現出鉑相當的催化性能(CN 104338547 A，2015.02.11)。李燦院士課題組在2008年將MoS₂負載到硫化鎘光催化劑上，在可見光照射下MoS₂可以替代貴金屬(鉑、鈀等)使硫化鎘更高效地分解水制氫(J.Am.Chem.Soc.,2008,130,7176-7177)。理論上二硫化鉬也是具有可見光分解水制氫的能力，但是由于二硫化鉬的導帶位置偏低，離水的還原電勢位置太近，可見光激發光生電子不足以還原水中的氫離子生成氫氣，因此二硫化鉬沒有被單獨作為可見光催化分解水制氫的光催化劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻氮二硫化鉬載鉑光催化劑及其制備方法，該方法制得的催化劑具有可見光照射下光催化分解水制氫的能力。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種摻氮二硫化鉬載鉑光催化劑的制備方法，包括以下步驟：