[發明專利]磷化鎳負載硫銦鋅納米微球復合材料的制備及在光催化產氫中的應用

有效

• 申請號: 201910825822.6
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN110560105B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 佘厚德;程冠榕;陳曦;馬曉玉;馬雄;王其召;黃靜偉;王磊
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: B01J27/185
• 分類號: B01J27/185;B01J35/02;B01J35/08;C01B3/04
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 周立新

本發明公開了一種磷化鎳負載硫銦鋅納米微球復合材料的制備及及在光催化產氫的應用，混合乙醇和水，超聲，加入Ni(oAc)₂·4H₂O和氨水，攪拌均勻，一定溫度下反應，冷卻離心洗滌，干燥，得Ni(OH)₂；用NaH₂PO₂研磨Ni(OH)₂，加熱保溫，得磷化鎳；用水和乙醇配成混合溶液，加入ZnCl₂·H₂O、InCl₃·H₂O、硫代乙酰胺和Ni₂P，超聲處理，攪拌，得懸浮液，水熱反應，洗滌至中性，制得磷化鎳負載硫銦鋅納米微球復合材料。該復合材料應用于光催化產氫。該制備方法利用改性的助催化劑，有效提高了樣品的性能，降低了析氫電位和加速了界面電荷遷移率，使光催化活性增加，大大提高可見光下的產氫性能。

技術領域

本發明涉及一種磷化鎳（Ni₂P）負載硫銦鋅（ZnIn₂S₄）納米微球復合材料的制備方法，主要作為光催化劑用于析氫反應中。

背景技術

日益嚴重的能源危機和化石燃料燃燒造成的環境污染促使人們積極地尋找可再生和環保的替代能源。氫能可以將太陽能轉化為可儲存的化學能，從而成為重要的可替代能源之一。作為三元硫屬元素化合物，ZnIn₂S₄具有合適的帶隙和良好的光穩定性，成為用于H₂生產的最有前景的光催化劑之一。此外，ZnIn₂S₄具有獨特的三維牡丹花狀結構，使其成為一種有前途的客體材料支撐體，用于形成具有增強光活性的異質結構納米復合材料，在光催化水分解產氫領域引起了廣泛關注。設計具有增強可見光吸收和光生載流子的有效分離的0D/3D納米結構是提高ZnIn₂S₄光催化劑性能的有效方法。這些具有各種異質結構的半導體可以通過提高光吸收能力和電荷分離來增強光電流和人工光合作用效率。此外，異質結的形成也可以改善半導體的穩定性。

首先，通過水熱法制成Ni(OH)₂，再加以定量NaH₂PO₂研磨，放于管式爐中反應得到Ni₂P。再通過水熱法制備ZnIn₂S₄且將Ni₂P復合在一起，得到0D/3D異質結構。作為助催化劑，Ni₂P在析氫反應中表現出較低的過電位和較小的電荷轉移電阻，有效地改善了光致載流子的分離效率和界面電荷轉移能力，從而大大提高ZnIn₂S₄在可見光下的產氫性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種磷化鎳負載硫銦鋅（Ni₂P/ZnIn₂S₄）納米微球復合材料的制備方法。

本發明的另一目的是提供一種上述納米微球復合材料在光催化產生H₂的應用。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種磷化鎳負載硫銦鋅納米微球復合材料的制備方法，按以下步驟進行：

1）按10～20 mL乙醇中加入0.5～1mL水、0.1～0.2 g的Ni(oAc)₂·4H₂O和1～2mL氨水的比例，分別取乙醇、水、Ni(oAc)₂·4H₂O和氨水；混合乙醇和水，超聲處理，再加入Ni(oAc)₂·4H₂O和氨水，攪拌均勻，置于聚四氟乙烯襯里的高壓釜中，在170～190℃的溫度下反應7～9h，冷卻至室溫，用水和乙醇離心洗滌，干燥6～8h，得到Ni(OH)₂；