[發(fā)明專利]一維硫化鎘/二維碳化鈦復(fù)合光催化劑及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911096132.8
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110773213B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐藝軍;李婧宇
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;B01J27/04;C07C41/50;C07C43/303;C01B3/22
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學(xué)俊

本發(fā)明公開了一維硫化鎘/二維碳化鈦復(fù)合光催化劑及其制備方法，其是采用溶劑熱法制備一維硫化鎘納米線，氟化鋰/鹽酸刻蝕法制備二維碳化鈦納米片，然后通過簡單的靜電自組裝方法，制備得到所述一維硫化鎘/二維碳化鈦復(fù)合光催化劑。本發(fā)明制備過程簡單，反應(yīng)條件溫和，不含成本高昂的貴金屬，且所得復(fù)合光催化劑具有比一維硫化鎘納米線材料更高的光催化乙醇轉(zhuǎn)換為1,1?二乙氧基乙烷的性能，并可同時產(chǎn)生氫氣，在發(fā)展清潔能源以及光催化選擇性有機合成領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用前景，符合綠色化學(xué)的要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種一維硫化鎘/二維碳化鈦復(fù)合光催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

自工業(yè)革命以來，環(huán)境污染和能源危機成為人們面臨的兩大重要問題。因此，開發(fā)新型綠色可持續(xù)能源以緩解人們對不可再生能源的依賴成為近年來人們關(guān)注的焦點。氫能被廣泛認(rèn)為是一種理想的清潔能源。至今為止，已有大量的研究致力于利用光催化技術(shù)，在引入犧牲劑的條件下實現(xiàn)高效的光解水產(chǎn)氫。然而，這種策略不僅極大地浪費了光生空穴的氧化能力，還有可能釋放出二氧化碳?xì)怏w，從而加劇環(huán)境的惡化。相比之下，同時利用光生電子和空穴，將乙醇選擇性轉(zhuǎn)換為增值的精細(xì)化學(xué)品（1,1-二乙氧基乙烷）以及產(chǎn)氫相結(jié)合的雙功能光催化體系無疑是一個更好的選擇。

一維硫化鎘納米線是一種具有理想的帯隙和合適的能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，在可見光下具有較好響應(yīng)，且其較大的長徑比能夠促進(jìn)電子快速長程的傳輸。但由于電子空穴對的快速復(fù)合，其光催化活性受到了一定的限制。二維碳化鈦納米片是一種具有良好導(dǎo)電性、表面含豐富官能團(tuán)、費米能級合適以及大比表面積的新興二維材料。到目前為止，碳化鈦作為一種有效的助催化劑，已被應(yīng)用于光催化二氧化碳還原、滅菌、有機合成以及光解水領(lǐng)域。通過將二維碳化鈦納米片與一維硫化鎘納米線復(fù)合可以在增加硫化鎘催化劑的比表面積、促進(jìn)光生載流子的分離和轉(zhuǎn)移的同時，引入產(chǎn)氫的活性位點，從而大幅度提高光催化反應(yīng)的效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)工藝溫和簡便、綠色環(huán)保、有規(guī)則形貌的一維硫化鎘/二維碳化鈦復(fù)合光催化劑及其制備方法，并保護(hù)該光催化復(fù)合材料在光催化乙醇選擇性轉(zhuǎn)化及同時產(chǎn)氫中的應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種一維硫化鎘/二維碳化鈦復(fù)合光催化劑，其制備方法包括以下步驟：

（1）溶劑熱法制備一維硫化鎘納米線：

按體積比為1:1將0.3 g/mL二乙基二硫代氨基甲酸鈉水溶液逐滴加入到16.7 g/mL氯化鎘溶液中，得到二乙基二硫代氨基甲酸鎘；將所得二乙基二硫代氨基甲酸鎘加入到乙二胺中，配成濃度為0.03 g/mL的溶液，隨后加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯中，并密封于不銹鋼高壓釜中，將高壓釜置于180℃的烘箱中保持24 h，冷卻至室溫后，收集內(nèi)襯中亮黃色的沉淀物，用無水乙醇和去離子水各洗滌3-4次（至洗滌液中的離子濃度10 ppm）后，在60℃烘箱中干燥12 h，得到一維硫化鎘納米線；

（2）氟化鋰/鹽酸刻蝕法制備二維碳化鈦納米片：

將1 g碳化鈦鋁粉末分5-6次加入裝有1 g氟化鋰、3 mL水以及7 mL鹽酸的塑料瓶中，隨后在35℃的油浴環(huán)境下攪拌24 h，用去離子水多次洗滌得到的產(chǎn)物，直到洗滌液的pH值為中性 （6~7），然后將洗滌后的產(chǎn)物加入200 mL水中，超聲分散60 min，隨后在3500 rpm下離心60 min，收集暗綠色的上清液，配成1 g/L的二維碳化鈦納米片水溶液；

（3）靜電自組裝法制備一維硫化鎘/二維碳化鈦復(fù)合光催化劑：

將步驟（1）中得到的一硫化鎘納米線超聲分散于去離子水中，隨后滴加入二維碳化鈦納米片水溶液，并攪拌30-60 min，經(jīng)抽濾、去離子水洗滌以及真空干燥，得到所述一維硫化鎘/二維碳化鈦復(fù)合光催化劑，其中碳化鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-30 %。