[發明專利]一種形貌粒徑可控的八面體Cd-Co二元硫化物的制備及其應用

在審

• 申請號: 201811640466.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109663599A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 尹行天;國玉曉;劉杰;楊亞威;闕文修
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01J27/043
• 分類號: B01J27/043;B01J35/02;B01J37/03;B01J37/08;C01B3/04
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種形貌粒徑可控的八面體Cd?Co二元硫化物的制備方法：將三聚硫氰酸三鈉水溶液逐滴滴加到鎘和鈷的金屬鹽溶液中，攪拌，離心，洗滌，干燥，得到固體粉末；經高溫分解得到八面體Cd?Co二元硫化物粉末，用于光解水產氫。通過化學共沉淀的方法得到形貌穩定，大小均一，結晶度高的前驅體，經高溫分解得到二元硫化產物。通過調控金屬鹽的比例，獲得的前驅體八面體形貌粒徑可以得到明顯的改變，經過高溫分解后仍可以保持原有的形貌，提高了其光解水產氫能力，并且本發明可以去除溶液中的重金屬離子，操作簡單，可重復性高，對設備及環境要求較低；還可通過調控金屬離子的比例對最終硫化物的形貌粒徑等特征進行調控，優化其產氫活性。

技術領域

本發明屬于半導體納米材料及光催化技術領域，特別涉及一種形貌粒徑可控的八面體Cd-Co二元硫化物的制備及其應用。

背景技術

隨著化石燃料的日益枯竭和環境污染的不斷加劇，開發清潔能源來取代傳統化石燃料變得尤為迫切。因為較高的燃燒效率，清潔的燃燒產物等諸多優點，氫氣在國際上受到越來越多的關注，同時化學材料及環境能源等領域也將氫氣的制備作為重要的技術研究方向。如果氫氣可以作為常規能源，一方面可以緩解化石燃料短缺所帶來的能源問題，進而保障人類正常的生產生活；另一方面，氫氣的燃燒產物H₂O對環境無污染，不會帶來酸雨、溫室效應等生態問題。然而目前，工業上的產氫方式存在著能源消耗過大，產氫效率過低等問題，新的制氫方式亟待開發。面對取之不盡、用之不竭的太陽能，利用半導體材料來光解水產生氫氣也順勢成為一項具有探索意義的課題。

經過仔細研究，大量的半導體材料可以被應用于光解水產氫領域。其中，因其合適的能帶結構，硫化鎘材料得到廣泛的應用。然而由常規手段制備的硫化鎘材料，盡管可以實現對可見光的吸收，產生光生載流子，但其不規則的材料形貌難以提供較大的表面積，進而影響產氫所需的活性位點，因此也嚴重限制著其光催化能力。近年來，探索改變硫化鎘材料的形貌特性來提高其性能的方法也顯得極為重要。基于先前的報道，例如Zhuang等(H.Zhuang，et al.,Sci.Rep.2015,5,16947)首次合成正八面體Cd₃(C₃N₃S₃)₂材料，后被尹雙鳳等(中國專利201711158679.7，公開號CN107827166A，公開日期2017.09.05，審中-實審)通過加入水溶性硫化物來生成八面體硫化鎘，來實現其光催化應用。然而，對八面體配位聚合物形貌控制，最終硫化物的生成過程以及八面體硫化物的形貌粒徑調控的研究相對較少。因此，通過進一步簡化制備工藝，改善三維硫化鎘材料形貌，對于增強其在光催化領域的應用具有深遠意義。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種形貌粒徑可控的八面體Cd-Co二元硫化物的制備及其應用，該八面體Cd-Co二元硫化物的形貌粒徑可控，結晶度高，比表面積大，相態穩定，綠色無毒，合成方便，具有優異的光催化分解水制氫性能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種形貌粒徑可控的八面體Cd-Co二元硫化物的制備方法，室溫下，將氯化鎘和六水合氯化鈷完全溶解于去離子水中得到金屬鹽溶液，同時將三聚硫氰酸三鈉溶于去離子水得到三聚硫氰酸三鈉溶液；然后在不斷攪拌下，將三聚硫氰酸三鈉溶液逐滴滴加到金屬鹽溶液中，逐漸產生沉淀，滴加結束后，攪拌，離心，清洗，干燥，得到固體沉淀，然后高溫分解得到八面體Cd-Co二元硫化物。

優選地，所述氯化鎘和六水合氯化鈷的物質的量之比為10:0～0:10，如10:0、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6或0:10；金屬鹽(即氯化鎘和六水合氯化鈷之和)和三聚硫氰酸三鈉的物質的量之比為3:2。

優選地，所述溶液滴加結束后，攪拌的時間為15min，離心是在10000rpm下離心15min，清洗是用去離子水清洗兩次，干燥是70℃下在空氣中干燥12h，高溫分解是400℃下在空氣中高溫分解。