[發明專利]一種無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化劑的簡便制備方法

在審

• 申請號: 201710107024.0
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN107115876A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 董玉明;孔令剛;王光麗;蔣平平;張會珍
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185;B01J27/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提出一種無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化劑的簡便制備方法，屬于材料科學技術領域和光催化制氫領域。

背景技術

全球環境污染、能源危機日益嚴重，開發新型可持續能源備受世界各國的關注。其中氫氣因其來源豐富、燃燒值高效、燃燒產物清潔無污染等優點，被認為是最理想的能源。分解水制氫是有可能實現大規模生產氫氣的重要方法之一。而利用太陽能分解水產氫，將太陽能轉換為存儲于氫能源中的化學能，這就提供了一種獲得氫氣的廉價、便捷的方法。開發廉價高效的光催化劑是光催化分解水制氫的關鍵。

硫化鎘作為地球上大量存在元素組成的物質，其合成簡便，價格低廉。且禁帶寬度約為2.4eV，可以高效的使用可見光(占太陽光的43％)。金屬磷化物作為一種新型的電催化劑，由于其高效的電催化性能得到了廣泛研究，并且金屬磷化物已被證明可作為高效的助催化劑用于光催化分解水制氫中。單純的硫化鎘由于光生載流子的快速復合，導致其光催化產氫速率極低，將金屬磷化物與硫化鎘復合制備光催化劑可以加快光生電子的傳導，從而抑制光生載流子復合，進而大幅度提高光催化分解水產氫速率。

本發明成功制備的無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化劑，合成方法簡便，價格低廉，穩定性好，具有較高的光催化產氫速率，且尚無文獻報道。

發明內容

本發明的目的是針對目前環境污染及其能源危機等問題，創立簡便方法制備一種無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化劑，從而降低光催化劑成本、提高光催化分解水產氫速率。該復合催化劑的制備方法綠色環保，并且制備的復合催化劑具有較長壽命， 25h后仍較高的催化活性。

本發明提出一種無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化劑的簡便制備方法，步驟為：

(1)取適量2.5水合氯化鎘、硫脲與一定體積乙二胺置于100mL高壓反應釜中，將反應釜置于160℃烘箱中水熱處理48h，反應結束后將反應釜置于自然條件下降至室溫，過濾得到黃色固體并用去離子水洗滌10次左右，乙醇洗滌1-2次，將得到固體置于60℃烘箱干燥一整晚，得到的黃色固體即為硫化鎘納米棒；

(2)取一定量的硫化鎘納米棒加入25mL單口圓底燒瓶，加入一定量次磷酸鈉(分子式NaH₂PO₂)和氯化鈷的混合水溶液，混合均勻后通入氮氣30-40min以除去反應體系中氧氣，然后置于氙燈下光照，光照時保持均勻攪拌，通過不同的光照時間調節磷化鈷含量；

(3)反應結束后，使用離心分離將固體分離，去離子水離心洗滌5-8次，乙醇洗滌1-3次，將所得固體物質干燥，所得固體物質即為產品無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化劑。

本發明的有益效果：本發明使用簡便的光沉積方法可以快速制得無定型磷化鈷/ 硫化鎘納米棒復合催化劑，所得金屬納米粒子分散在硫化鎘納米棒表面，且其粒徑大小約為50-90nm，原料廉價、方法簡便，降低了催化劑制備的成本；采用無定型磷化鈷作為光催化反應的助催化劑，大幅度提高催化效率，相比于其他類型鈷類催化劑，該催化劑具有更高的光催化活性。本發明所制備的無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化劑，可用于光催化分解水產氫反應，價格低廉，且產氫速率較高。

附圖說明

圖1是硫化鎘納米棒和無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化的XRD圖譜。

圖2是無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化的透射電鏡圖片。

圖3是無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化掃描電鏡能量色散X射線光譜。

圖4是無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化的X射線光電子能譜。

圖5是無定型磷化鈷/硫化鎘納米棒復合催化光催化產氫測試圖。

具體實施方式

下面結合一些實例和附圖對本發明做進一步說明，但本發明的權利范圍不僅限于實施例的范圍。

實施例1

(1)取20.25mmol二點五水合氯化鎘，40.75mmol硫脲和60mL乙二胺置于100mL高壓反應釜中，將反應釜置于160℃烘箱中水熱處理48h，反應結束后將反應釜置于自然條件下降至室溫，過濾得到黃色固體并用去離子水洗滌10次，乙醇洗滌2 次，將得到固體置于60℃烘箱干燥一整晚，得到的黃色固體即為硫化鎘納米棒；