[發明專利]一種上轉換光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110582447.4
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113368874B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 王兆宇;陳詩茵;陳敏;陳文韜;張明文
• 申請（專利權）人: 福建技術師范學院
• 主分類號: B01J27/043
• 分類號: B01J27/043;C01B3/04
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理有限公司 11613
• 代理人: 黃駿鵬

本發明涉及光催化劑技術領域，尤其涉及一種上轉換光催化劑LaNiO₃/CdS的制備方法及其光解水產氫性能的應用。其中，上轉換光催化劑為LaNiO₃/CdS的異質結光催化劑。制備方法為：將LaNiO₃分散在N?N二甲基甲酰胺溶液中，加入鎘源和硫源通過冷凝?回流法制得LaNiO₃/CdS異質結光催化劑。本發明中LaNiO₃/CdS異質結光催化劑中直接型Z?scheme異質結構的構筑，使得光生電子和空穴分別積累在CdS的導帶和LaNiO₃的價帶，實現光生電子?空穴的有效分離，有利于其光解水產氫效率和穩定性的提高。同時LaNiO₃的上轉換效應拓展CdS基催化劑的光吸收范圍至紅外光區，提高了光能利用率。

技術領域

本發明涉及光催化領域，尤其涉及一種上轉換光催化劑LaNiO₃/CdS的制備方法及其在光解水產氫領域的應用。

背景技術

隨著現代社會的發展，能源危機和環境污染問題已經成為影響人類社會發展的重要因素。H₂作為一種清潔能源已經日益得到大家的關注。自1972年Fujishima和Honda首次報道了以TiO₂為催化劑進行光解水產氫，以半導體光催化劑催化光解水產氫反應已經受到了廣泛的關注。在太陽光中可見光占43％，紅外光占48.3％，紫外光占8.7％，目前所用的半導體光催化劑大部分都是紫外和可見光區相應，占太陽能48.3％的紅外光一直都沒能很好的得到利用。這主要是由于紅外線響應的半導體材料由于其帶隙較窄，導帶-價帶位置不足以引發氧化還原反應。如何利用紅外線相應的半導體材料進行光催化反應已經得到眾多研究者的關注。

新型無機鈣鈦礦材料鎳酸鑭(LaNiO₃)由于其獨特的電子結構和優異的穩定性，已經在燃料電池、甲烷重整和光催化領域得到大量研究。LaNiO₃在紅外光區有很強的光吸收強度，并顯示出上轉換效應。硫化鎘(CdS)是光解水產氫中常用的一類可見光響應催化劑，但是CdS存在光生載流子復合機率較大和光腐蝕現象，從而使得CdS光解水產氫活性較差。二者之間能帶位置適宜，通過合成LaNiO₃/CdS異質結光催化劑，構筑的直接Z型異質結能夠有效地促進光生載流子的遷移、分離，從而提高其在可見光照射下的光解水產氫性能。同時LaNiO₃的引入能拓展催化劑的光吸收范圍至紅外光區，有利于LaNiO₃/CdS異質結光催化劑在紅外光照射下光解水產氫反應的進行。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種上轉換光催化劑LaNiO₃/CdS，其通過構筑LaNiO₃/CdS異質結能夠有效地促進光生載流子的遷移、分離，同時增強其對紅外光的吸收，從而提高光解水產氫活性。

相應地，本發明還提供一種上轉換光催化劑的制備方法和應用。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

第一方面，本發明實施例提供一種上轉換光催化劑，其為LaNiO₃/CdS異質結光催化劑。

第二方面，本發明實施例提供一種上轉換光催化劑的制備方法，其包括以下步驟：將通過溶劑熱法制備的LaNiO₃分散在N-N二甲基甲酰胺溶液中，加入鎘源和硫源通過冷凝-回流法制得LaNiO₃/CdS異質結光催化劑。

可選地，鎘源為硝酸鎘。

可選地，硫源為硫代乙酰胺。