[發明專利]FeSe/CdS納米復合光催化劑及制備方法

在審

• 申請號: 201810276226.2
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108273527A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 鐘文武;申士杰;陳基根;詹白勺;劉彥平
• 申請（專利權）人: 臺州學院
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;B01J37/10;B01J37/08;B01J37/34;C01B3/04
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本發明涉及光催化分解水制氫技術，尤其涉及FeSe/CdS納米復合光催化劑及制備方法，該催化劑將FeSe納米棒沉積在CdS納米顆粒表面，該制備方法為：水熱合成法制備CdS納米顆粒；CdS納米顆粒和FeSe納米棒混合后分散在乙醇中；上述懸濁液蒸發得到FeSe/CdS復合光催化劑。本發明將CdS納米顆粒與FeSe納米棒復合，FeSe作為光生電子的搜集體和載體，能夠有效分離光生電子空穴對，光生電子與氫離子發生反應生成氫氣。當FeSe的濃度為2wt%，其光催化產氫性能最佳，是純CdS納米顆粒產氫性能的7倍。在420nm單波長光激發下，測得其量子效率為6.71%。

技術領域

本發明涉及光催化技術領域，尤其涉及一種用于光催化分解水制氫的FeSe/CdS納米復合光催化劑及制備方法。

背景技術

隨著現代工業的發展，能源越來越短缺。光催化分解水制氫，是一種利用太陽能制氫的綠色技術。ZnO和TiO₂等半導體光催化劑由于帶隙較寬，不能充分利用太陽光。因此，科學家們研發了多種可見光響應的半導體光催化劑，其中，CdS具有較好的可見光響應，主要是由于CdS具有合適的導帶邊位置、好的可見光吸收范圍、優異的電子遷移性。但是，高的電子-空穴復合率限制了其產氫速率。因此，迫切需要尋找降低電子-空穴復合的方法。

目前一些研究者利用金、銀、鉑等貴金屬與半導體復合，能夠有效降低電子-空穴復合率，但貴金屬價格昂貴不利于大面積推廣，而且貴金屬等助催化劑在半導體光催化劑表面分布不夠均勻。FeSe是一種優異的導體，強的電子吸引力，與半導體復合后，能夠將半導體表面的電子轉移到FeSe表面。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種成本較低、效率高的FeSe/CdS納米復合光催化劑及制備方法。

為達上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種FeSe/CdS納米復合光催化劑，包括有FeSe納米棒、CdS納米顆粒，FeSe納米棒沉積在CdS納米顆粒表面。

較佳地，所述的CdS納米顆粒尺寸為25 nm。

較佳地，所述的FeSe納米棒長度為0.3~ 1.2 μm、直徑為30 nm。

一種FeSe/CdS納米復合光催化劑制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1，利用水熱合成法制備CdS納米顆粒；

S2，采用固相燒結法和超聲剝離法制備FeSe納米棒；

S3，將步驟S1制備的CdS納米顆粒和S2制備的FeSe納米棒按98:2混合后超聲分散在無水乙醇中；

S4，將步驟S3分散好的懸濁液蒸發，得到FeSe/CdS納米復合光催化劑。

S5，將步驟S4得到的粉體于200℃退火處理2小時。

較佳地，所述步驟S4具體為：將S3中分散好的懸濁液在油浴磁力攪拌器中于80℃攪拌加熱8小時，隨后在氬氣管式爐中200℃退火處理2小時，得到FeSe/CdS納米復合光催化劑。

本發明將CdS納米顆粒與FeSe納米棒復合，FeSe作為光生電子的搜集體和載體，能夠有效分離光生電子空穴對，光生電子與氫離子發生反應生成氫氣。將奈酚分散在FeSe和CdS納米顆粒的懸濁液中，能夠將FeSe均勻分散在CdS納米顆粒表面，利于光生電子從CdS轉移到FeSe表面。當FeSe的濃度為2wt%，其光催化產氫性能最佳，是純CdS納米顆粒產氫性能的7倍。在420nm單波長光激發下，測得其量子效率為6.71%。

附圖說明

圖1為本發明實施例制備FeSe/CdS納米復合光催化劑的場發射掃描電子顯微鏡圖；

圖2為本發明實施例的光催化制氫機理圖；