[發(fā)明專利]一種光催化材料Cu2-x

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711164679.8
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107983371B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉陽;劉小磊;王朋;王澤巖;秦曉燕;劉媛媛;張倩倩
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B01J37/10;B01J37/16;B01J37/30;B01J37/34;C01B3/04
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發(fā)明公開了一種光催化材料Cu_2?xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂及其制備方法與應(yīng)用，制備方法包括如下步驟：1)制備基底Mn_0.5Cd_0.5S固溶體；2)將步驟1)中制備的Mn_0.5Cd_0.5S固溶體超聲分散在水中，向其中加入可溶性銅鹽、Na₂S和Na₂SO₃，攪拌反應(yīng)，得到原位負(fù)載的Cu_2?xS/Mn_0.5Cd_0.5S；3)向步驟2)中反應(yīng)后的溶液中加入(NH₄)₂MoS₄，采用可見光光還原的負(fù)載方法，定向負(fù)載MoS₂生成Cu_2?xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂。本發(fā)明Cu_2?xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂復(fù)合光催化材料制備合成方法條件簡單、無污染、穩(wěn)定好，具有較高的商業(yè)化應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源和光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光催化材料 Cu_2-xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂及其制備方法，該光催化劑可用于光催化分解水制氫和光催化硫化物污染物的處理。

背景技術(shù)

由于人類對能源需求的不斷提高，化石燃料的過度使用等帶來了嚴(yán)重的能源危機和環(huán)境污染問題，嚴(yán)重影響著人類的發(fā)展。氫能也被稱為“未來的石油”，作為一種清潔無污染、可再生、高燃燒值的二次能源，替代化石燃料等非可再生能源，對解決能源問題具有深遠(yuǎn)的意義。目前主要的制氫手段包括裂解化石燃料制氫，電分解水制氫，生物制氫和光催化制氫等。其中90％以上的商業(yè)氫源是從煤、石油和天然氣等化石燃料中獲取的，然而化石燃料的儲量有限，且制氫過程會產(chǎn)生溫室效應(yīng)和環(huán)境污染。其中，4％的氫氣是通過電解水獲取的，但是電解水制氫的能量消耗過大，導(dǎo)致工業(yè)上電解水制氫成本居高不下。生物制氫是新興的制氫方式，通過綠藻細(xì)菌的光合作用產(chǎn)氫，藻類產(chǎn)氫的同時會有氧氣生成，而氧氣是氫酶活性抑制劑，會降低氫氣的生成效率，同時生物制氫的過程中會產(chǎn)生許多其他氣體，這就導(dǎo)致了氫氣難于分離。

新興的催化光解水制氫，是利用半導(dǎo)體的光伏特性，通過太陽光源源不斷的照射，產(chǎn)生光生電子用于分解水制氫，可實現(xiàn)無能耗無污染的制氫，且氣體產(chǎn)物比較單一，利于后續(xù)的分離。因此對其進(jìn)行深入的理論結(jié)合實驗研究將具有非常重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實意義。但是催化光解水制氫存在以下技術(shù)難題：1、太陽光利用率低；2、光量子產(chǎn)率低(約4％)； 3、能級不匹配；4、逆反應(yīng)載流子復(fù)合。這些技術(shù)難題導(dǎo)致催化光解水制氫的效率低。現(xiàn)有的CdS類半導(dǎo)體催化劑雖然具有與太陽光譜的能隙較為匹配，但是存在光腐蝕和催化光解水制氫效率低等問題。通過對CdS進(jìn)行摻雜改性制備的Cd_xMn_1-xS固溶體光催化劑雖然提高了催化光解水制氫的效率，但是還依舊存在制氫效率偏低的問題。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在的催化光解水制氫效率低的問題，尚缺乏有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種光催化材料Cu_2-xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂及其制備方法與應(yīng)用，該催化劑具有較為優(yōu)越的光催化性能。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種光催化材料Cu_2-xS/Mn_0.5Cd_0.5S/MoS₂的制備方法，包括如下步驟：