[發明專利]一種CdS納米雪花光催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201811534454.1
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109331841A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 李海東;張際云;宋妍妍;唐建國;劉聚凱;劉沙沙
• 申請（專利權）人: 青島大學;安丘市水利局
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J35/02;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

本發明公開了一種CdS納米雪花光催化劑，所述催化劑形狀呈現為由六個葉片狀結構組成的六邊形雪花狀結構，直徑為2～8μm；其中每個葉片狀結構長度為1～4μm，寬度為0.5～2μm；其主要暴露晶面為002面。是以二水乙酸鎘、硫氰酸銨為主要原料，通過簡單水熱方法制得。本發明的光催化劑以窄帶隙半導體CdS，結合高活性暴露面(002)，可提高光子吸收、遷移率；在光照作用下，有利于載流子分子，另外產生的載流子，提高了光催化反應活性。實驗證實：在太陽光(尤其是紫外光和可見光)下本發明的催化劑對有機污染模型物的降解具有良好的催化性能，市場應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及一種光催化劑及其制備方法與應用，尤其涉及一種CdS納米雪花光催化劑及其制備方法與應用；屬于納米材料光催化技術領域。

背景技術

光催化劑是一種自身不參與反應并加速光化學反應的物質。光催化是光化學與催化劑的有機結合。在環境污染以及能源危機的大背景下，光催化制備清潔能源-氫氣以及降解有機污染物是近年來發展起來的一種高效綠色環保新技術。但是其作為新功能材料的研發，也面臨很多局限性，如催化性能單一，催化劑效率、失活以及二次污染，太陽光利用率低等(李子成,楊濤,陸麗晨,周維君,韓書廣.光降解催化劑及其應用研究進展[J].化工新型材料,2018,46(10):57-62.)。基于此，開發和構建異質結構已成為目前獲得新型高性能光催化材料的重要手段。

二氧化鈦是目前較為成熟的光催化材料，其中納米二氧化鈦P25，二氧化鈦納米球，納米花，納米棒等納米材料具有良好的紫外光催化性能，其光催化性能已有廣泛報道。但是即便是成熟的光催化材料仍存在諸多以下缺點：高催化活性面暴露少、回收分離難、僅在紫外光條件下激發，太陽光利用率低等(陳順生,曹鑫,陳春卉,周毓雯,盧小菊.TiO₂基復合光催化劑研究進展[J].功能材料,2018,49(07):7039-7049+7056.)。因此非常有必要開發新的性能更優異的光催化劑。然而迄今為止，對于CdS納米雪花光催化劑及其制備，并利用高活性暴露面(002晶面)CdS納米雪花作為光催化劑在催化降解污染物中的應用鮮見報道。

發明內容

針對現有技術中光催化劑及其制備方法的不足，本發明要解決的問題是提供一種CdS納米雪花光催化劑及其制備方法與其作為光催化劑在日光照射(紫外光、可見光)條件下光催化降解處理水中有機污染模型物的應用。

本發明所述的CdS納米雪花光催化劑，其特征在于：所述催化劑是CdS納米晶，硫化鎘晶相為六方相，其形狀呈現為由六個葉片狀結構組成的六邊形雪花狀結構，直徑為2～8μm；其中每個葉片狀結構長度為1～4μm，寬度為0.5～2μm；所述CdS納米雪花的主要暴露晶面為002面。

其中：所述催化劑形狀呈現為由六個葉片狀結構組成的六邊形雪花狀結構，直徑優選為5μm±1μm；其中每個葉片狀結構長度優選為2.5μm±0.5μm，寬度優選為1.5μm±0.5μm。

本發明所述CdS納米雪花光催化劑的制備方法，步驟是：

(1)分別稱取二水乙酸鎘和硫氰酸銨，將其溶于去離子水中，溶解后加入冰醋酸，攪拌均勻后加入到水熱反應釜中，填充度控制在反應釜容積的50％～80％；然后密封反應釜，將其放入干燥箱中，加熱反應；

(2)反應結束后自然冷卻至室溫，產物沖洗后抽濾、干燥，得到CdS納米雪花光催化劑粉末；

其特征在于：

步驟(1)所述二水乙酸鎘與硫氰酸銨按質量比2:1～2:5的比例分別稱取，組成二水乙酸鎘+硫氰酸銨的混合物，并且使該混合物與去離子水、冰醋酸加入到水熱反應釜中的重量份比例依次是：二水乙酸鎘+硫氰酸銨的混合物1～1.2份，去離子水100份，冰醋酸0.5～0.7份；其中，二水乙酸鎘和硫氰酸銨加入去離子水中后的攪拌溶解時間不少于30min，溶解后加入冰醋酸的攪拌時間不少于10min；所述加熱反應的條件是：使水熱溫度控制在150～220℃，反應10h～20h；