[發明專利]高效產氫的ZnO核殼納米棒陣列光催化劑、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201811054958.3
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109289875B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 徐春祥;游道通;石增良
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J27/047
• 分類號: B01J27/047;B01J37/34;C01B3/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 陳風平

1.一種高效產氫的ZnO核殼納米棒陣列光催化劑，其特征在于，包括絕緣襯底，所述絕緣襯底上分布有ZnO納米棒陣列，所述ZnO納米棒陣列由若干ZnO納米棒組成；若干所述ZnO納米棒外層為WS₂薄膜，形成ZnO-WS₂復合體系；所述ZnO-WS₂復合體系外層負載有CdS納米顆粒；所述ZnO核殼納米棒陣列光催化劑通過以下方法制備：在絕緣襯底上采用氣相沉積法生長ZnO納米棒陣列；在得到的ZnO納米棒陣列濺射一層WS₂薄膜，形成ZnO-WS₂復合體系；在ZnO-WS₂上濺射CdS納米顆粒，形成ZnO-WS₂-CdS復合體系；所述ZnO納米棒的平均直徑為300-1000nm；所述WS₂薄膜平均厚度為1-10nm；所述CdS納米顆粒的平均粒徑為5-15nm；所述WS₂薄膜通過濺射方式負載于ZnO納米棒外層：濺射使用的設備為磁控濺射儀，濺射靶材為WS₂靶材，規格為60×3 mm，腔體氣壓為1-4 Pa，氬氣流量為30-50 sccm，氮氣流量為5-10 sccm，濺射功率為80-150 W，濺射時間為5-30 min；所述CdS納米顆粒通過濺射方式負載于ZnO-WS₂復合體系外層：濺射使用的設備為磁控濺射儀，濺射靶材為CdS靶材，規格為60×3 mm，腔體氣壓為1-4 Pa，氬氣流量為30-50 sccm，氮氣流量為5-10 sccm，濺射功率為80-150 W，濺射時間為5-30 min。

2.根據權利要求1所述的高效產氫的ZnO核殼納米棒陣列光催化劑，其特征在于，所述絕緣襯底為藍寶石襯底。

3.根據權利要求1所述的高效產氫的ZnO核殼納米棒陣列光催化劑，其特征在于，所述ZnO納米棒陣列具體生長方法為：將ZnO粉末和碳粉末按照質量比1:1-3混合得到混合粉末，并放入石英管底部；將藍寶石襯底切塊、清洗作為生長基底；將混合粉末和藍寶石襯底放入一端開口的石英管內，將石英管水平推入管式爐中，抽真空然后通入130-180 sccm氬氣和13-18 sccm氧氣進行高溫反應，溫度為1000-1200℃，反應時間為10-60 min，反應結束生成ZnO納米棒陣列。

4.一種如權利要求1-3任一所述的高效產氫的ZnO核殼納米棒陣列光催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）在絕緣襯底上采用氣相沉積法生長ZnO納米棒陣列；

（2）在步驟（1）得到的ZnO納米棒陣列濺射一層WS₂薄膜，形成ZnO-WS₂復合體系；

（3）在步驟（2）得到的復合體系中的ZnO-WS₂上濺射CdS納米顆粒，形成ZnO-WS₂-CdS復合體系。

5.根據權利要求4所述的高效產氫的ZnO核殼納米棒陣列光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述ZnO納米棒陣列的生長方法如下：將ZnO粉末和碳粉末按照質量比1:1-3混合得到混合粉末，并放入石英管底部；將藍寶石襯底切塊、清洗作為生長基底；將混合粉末和藍寶石襯底放入一端開口的石英管內，將石英管水平推入管式爐中，抽真空然后通入130-180 sccm氬氣和13-18 sccm氧氣進行高溫反應，溫度為1000-1200℃，反應時間為10-60 min，反應結束生成ZnO納米棒陣列。

6.根據權利要求4所述的高效產氫的ZnO核殼納米棒陣列光催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述WS₂薄膜的具體制備方法如下：使用的設備為磁控濺射儀，濺射靶材為WS₂靶材，規格為60×3 mm，腔體氣壓為1-4 Pa，氬氣流量為30-50 sccm，氮氣流量為5-10sccm，濺射功率為80-150 W，濺射時間為5-30 min。