[發明專利]一種合成CeO2/CdS異質結的方法

在審

• 申請號: 201710203093.1
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106925300A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 鐘聲亮;廖媛媛;王雷;曾承輝;李苑;馬丹陽
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J23/10;C01B3/04
• 代理公司: 南昌華成聯合知識產權代理事務所(普通合伙)36126
• 代理人: 黃晶

技術領域

本發明涉及一種復合材料的合成方法，尤其涉及一種合成CeO₂/CdS異質結的方法。

背景技術

迄今為止，配位聚合物之所以一直作為科學研究領域的熱點，與其獨特的晶體構型和巨大的應用價值是分不開的，眼下，配位聚合物的合成技術已經很成熟，它除了被應用在各領域外，還可以作為制備金屬氧化物、氮化物、硫化物等無機材料的前驅體，用這種方法合成的樣品保留了配位聚合物的形貌，所以性能會更加優越，同理，也可以利用雙核異金屬配位聚合物作為前驅體來制備無機復合功能材料，這種方法在合成無機復合功能材料方面給我們提供了一條全新的途徑，不過這種方法在具體操作過程中還存在著不少挑戰，與之相關的報道還不多見。

半導體材料可利用再生資源，不直接產生二氧化碳，被廣泛應用于光催化制氫方面，眼下，用于光解水制氫光催化劑以半導體為主，如CdS、TiO2、ZnO、Fe2O3等。但是它們大多數為帶隙較寬的過渡金屬，只能吸收利用太陽光中處于紫外波段的光線，利用率很低，雖然CdS的帶隙較小，為2.42eV，能夠吸收在400-550nm波長范圍內可見光，不過在實際的光催化反應中，它極易發生光腐蝕效應，很大程度上抑制了實際應用，近年來，許多改善CdS光催化性的方法層出不窮，將CdS與過渡金屬氧化物結合在一起的方法是最為有效的方法，然而卻很少有關于復合稀土氧化物的報道，稀土氧化物由于其獨特的4f電子構型，在生物醫藥、催化、發光等方面都有廣泛的應用，由此，將CdS與稀土氧化物復合可能會得到意想不到的性能，以CeO2為例，由于其帶隙較小(3.2eV)，近年來被用作為降解染料污染物的催化劑及光敏材料等，且效果顯著。在此研究的基礎上，我們課題組致力于通過煅燒形貌均一的鈰-鎘異金屬配位聚合物來合成集吸附與光催化于一體的CeO2/CdS納米復合材料。

目前關于CeO2/CdS異質結合成及性質的研究相對較少，下面有幾種合成CeO2/CdS異質結的方法：文獻[RSC.Advances 2011,1(7):1207-1210.]等人以硝酸鈰、硝酸鎘和尿素為原料，采用一步電化學法成功制備了單分散性的CeO2/CdS異質結。該產物光解水制氫的活性明顯增強了，文獻[Dalton Trans.2015,44:19935-19941]以水合硝酸鈰和硝酸鎘為原料，用電化學法制備了CeO2@CdS異質結，電化學法的缺點，不過上述電化學方法對于材料的生成和生長速率比較難控制。

發明內容

半導體材料可利用再生資源，不直接產生二氧化碳，被廣泛應用于光催化制氫方面，眼下，用于光解水制氫光催化劑以半導體為主，如CdS、TiO₂、ZnO、Fe₂O₃等，雖然CdS的帶隙較小，為2.42eV，能夠吸收在400-550nm波長范圍內可見光，不過在實際的光催化反應中，它極易發生光腐蝕效應，很大程度上抑制了實際應用，近年來，許多改善CdS光催化性的方法層出不窮，將CdS與過渡金屬氧化物結合在一起的方法是最為有效的方法，CeO₂/CdS復合材料可能有集吸附與光催化于一體的性能。

本發明的目的在于提供一種合成CeO₂/CdS異質結的方法，該方法不需添加表面活性劑，合成方法簡潔高效，在反應釜密閉條件下合成，合成步驟簡單，且能對產品的形貌和大小進行精確控制。

本發明以對苯二甲酸(PTA)和半胱氨酸(CYS)為配體，通過混合溶劑熱法得到鈰-鎘雙核異金屬配位聚合物納米球，然后在馬弗爐中高溫煅燒得到CeO₂/CdS異質結。

本發明提供了一種合成CeO₂/CdS異質結的方法，其合成步驟為：在反應釜密閉的條件下，首先采用溶劑熱法合成了鈰-鎘異金屬配位聚合物納米球，然后在氮氣氛圍的保護下進行煅燒，得到了多晶結構的CeO₂/CdS異質結。

本發明具體實現步驟如下：

步驟一：稱量對苯二甲酸(PTA)和半胱氨酸(CYS)分別溶解在DMF和去離子水中，將硝酸鈰加入到對苯二甲酸的DMF溶液中，將硝酸鎘加入到L-半胱氨酸的水溶液中，將上述兩種混合溶液混合在一起，繼續攪拌以致溶液混合均勻；

步驟二：將混合溶液轉移進反應釜中，放入100℃烘箱中加熱12小時，反應結束后離心洗滌，60℃真空干燥得到鈰-鎘雙核異金屬配位聚合物納米球；