[發明專利]二硒化鎳/硫銦鋅復合光催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110263735.3
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112871186A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 黃彩進;賴利娟
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J27/057
• 分類號: B01J27/057;B01J35/02;B01J35/08;C01B3/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 彭琴;蔡學俊

本發明公開了一種0D/2D NiSe₂/ZnIn₂S₄復合光催化劑及其制備方法和其在可見光催化分解水產氫方面的應用。該復合光催化劑以二維ZnIn₂S₄納米片組裝的花狀微球為主體，在其表面均勻的負載零維NiSe₂納米顆粒而構成。本發明構建了NiSe₂納米顆粒與ZnIn₂S₄納米片間緊密的界面接觸，充分暴露了反應位點且利于光生電子?空穴對的有效分離。且NiSe₂納米粒子具有良好的導電性及高功函特性，有利于電荷的快速轉移。與單純ZnIn₂S₄的相比，本方法制備的復合光催化劑在可見光下光催化活性明顯提高并具有良好的穩定性。本發明制備方法簡單，條件溫和，原料來源豐富，成本低，環境友好，易于大規模推廣。

技術領域

本發明屬于光催化材料技術領域，具體涉及一種0D/2D NiSe₂/ZnIn₂S₄復合光催化劑及其制備方法和其在可見光催化分解水產氫方面的應用。

背景技術

化石燃料的過度使用導致了大量的環境污染問題，尋找清潔能源顯得尤為重要。氫能，具有能量密度高、生態友好、可回收利用等優點，是未來化石燃料的重要替代品。因此，利用半導體光催化技術將太陽能轉化為氫能對于當前能源短缺與環境污染狀況的緩解具有重大的意義。

硫銦鋅是一種重要的在可見光下能積極響應的半導體光催化材料，具有可調控的能帶結構(2.06?2.85 eV)。在過去的幾十年中，硫銦鋅已經被廣泛的應用于染料降解、二氧化碳還原、光催化水分解產氫等方面。然而，光生電子和空穴對的快速復合、載流子的遷移能力較差等缺點大大限制了硫銦鋅材料的光催化性能。目前，針對硫銦鋅的缺點采取了許多策略去改善其光催化性能，例如：將貴金屬（Pt, Au）和硫銦鋅復合從而提高光催化性能。然而，貴金屬價格昂貴，大大的限制了其廣泛應用。因此，找尋更加廉價的材料與硫銦鋅復合并能提高光催化性能顯得相當重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有更高效光催化性能的0D/2D NiSe₂/ZnIn₂S₄復合光催化劑及其制備方法和其在可見光催化分解水產氫方面的應用。本發明構建了NiSe₂納米顆粒與ZnIn₂S₄納米片間緊密的界面接觸，充分暴露了反應位點且利于光生電子?空穴對的有效分離，在可見光催化分解水產氫中表現出優異的活性以及穩定性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種0D/2D NiSe₂/ZnIn₂S₄復合光催化劑，其是由二維ZnIn₂S₄納米片組裝的花狀微球作為載體，在其表面均勻負載零維NiSe₂納米顆粒而構成；其中，零維納米顆粒NiSe₂與二維ZnIn₂S₄納米片的質量比為0.3%?10%。

所述二維ZnIn₂S₄納米片組裝的花狀微球直徑為300–500 nm；所述零維NiSe₂納米顆粒的粒徑為30?50 nm。

本發明所述的0D/2D NiSe₂/ZnIn₂S₄復合光催化劑的制備方法具體包括以下步驟：

（1）水熱法制備零維NiSe₂納米顆粒

將0.228 g硒粉和2.857 g氫氧化鈉溶解于25 mL去離子水中并攪拌均勻，然后將混合溶液轉移至高壓反應釜中于180 ℃恒溫反應12 h，所得的溶液為NaHSe溶液。