[發明專利]一種NiSe2有效

申請號：	202210108973.1	申請日：	2022-01-28
公開（公告）號：	CN114471624B	公開（公告）日：	2023-07-18
發明（設計）人：	董新法;甘斌;耿建銘	申請（專利權）人：	華南理工大學
主分類號：	B01J27/057	分類號：	B01J27/057;C01B3/04
代理公司：	廣州市華學知識產權代理有限公司 44245	代理人：	鐘燕瓊
地址：	510640 廣***	國省代碼：	廣東;44
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種 nise base sub
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【說明書】：

本發明公開了一種NiSesubgt;2/subgt;/Mnsubgt;0.3/subgt;Cdsubgt;0.7/subgt;S異質結光催化劑及其原位合成方法與應用。該光催化劑由納米棒狀Mnsubgt;0.3/subgt;Cdsubgt;0.7/subgt;S、Ni(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O、Se粉與NaBHsubgt;4/subgt;溶劑熱反應制得，且納米顆粒狀NiSesubgt;2/subgt;在納米棒狀的Mnsubgt;0.3/subgt;Cdsubgt;0.7/subgt;S表面原位合成，NiSesubgt;2/subgt;與Mnsubgt;0.3/subgt;Cdsubgt;0.7/subgt;S緊密結合形成異質結，增強可見光吸收和導電率，加速光生載流子的遷移速率，提供更多的反應位點，具備較高的光催化產氫活性。此外，本發明的催化劑的制備方法簡單、原料易得、成本低、反應條件溫和、制備過程不使用有毒物質，在清潔能源開發方面有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于光催化劑技術領域，具體涉及一種NiSe₂/Mn_0.3Cd_0.7S異質結光催化劑及其原位合成方法與應用。

背景技術

將太陽能轉化為氫能被認為是解決環境問題和能源危機的一種有有效的方法之一。自從1972年報道在TiO?₂電極上進行光電化學水分解的開創性工作以來，基于半導體的光催化劑已被廣泛研究用于H?₂的析出。然而，光催化劑的低效率被認為是阻礙其實際應用的關鍵因素。因此，開發具有可見光響應、較高的電荷分離效率和高表面反應活性的有效光催化劑仍然是一項具有挑戰性的任務。

Mn_xCd_1-xS固溶體的光譜響應范圍寬、能帶結構可控和優異的光催化析氫性能，三元硫屬化物的研究越來越受到人們的關注。當x＝0.3時，Mn_0.3Cd_0.7S為納米棒結構，產氫活性較高(Catalysis?ScienceTechnology,2019,9(6):1427-1436)。但Mn_0.3Cd_0.7S仍然面臨著載流子分離效率低和光腐蝕嚴重等問題。改善其產氫活性的主要手段有半導體耦合、助催化劑負載、離子摻雜等，其中助催化劑負載是最有效方法之一。鉑、金等貴金屬被廣泛用作助催化劑并有較好的光催化活性，但由于貴金屬成本高，研究者們趨向尋找可替代的非貴金屬助催化劑。過渡金屬二硫屬化物NiSe₂具有優良的導電性、合適的能帶位置和優越的催化性能，是一種良好的非貴金屬助催化劑。Xi等(Applied?Surface?Science,2021,567:150465)先用水熱法分別合成了NiSe₂和Mn_0.2Cd_0.8S，再用物理混合法制備了NiSe₂/Mn_0.2Cd_0.8S，但其活性較低僅有3.91mmol·g^-1·h^-1，并且合成過程中需要使用可燃、有毒、具強腐蝕性和刺激性的水合肼。Liu等(New?Journal?of?Chemistry,2020,44(35):14879-14889)用水熱法合成NiSe₂，溶劑熱法合成Mn_0.05Cd_0.95S，然后用物理混合法制備將顆粒狀Mn_0.05Cd_0.95S負載在立方體狀NiSe₂上，其活性較低僅有14.28mmol·g^-1·h^-1，合成過程同樣使用危害較大的水合肼。研究人員也采用P型半導體NiSe與Mn_xCd_1-xS固溶體復合，黃采進等(中國專利：CN110302809B)先水熱合成Mn_0.5Cd_0.5S，再用一次溶劑熱反應合成了復合物NiSe/Mn_0.5Cd_0.5S，有著良好的穩定性，但催化劑活性稍低只有28.08mmol·g^-1·h^-1。此外，研究人員還對NiSe₂與其他過渡金屬硫化物復合進行了探索，Zhang等(InternationalJournal?of?Hydrogen?Energy,2021,46(29):15389-15397)用水熱法分別合成NiSe₂和Cd_0.5Zn_0.5S，再將上述物質通過水熱法復合成NiSe₂/Cd_0.5Zn_0.5S，其產氫速率提高了2.1倍。Chen等(ACS?Sustainable?ChemistryEngineering,2019,7(19):16720-16728，中國專利：CN110280276A)用六亞甲基四胺作為穩定劑和表面活性劑，檸檬酸三鈉作為封端劑，通過水熱法分別制備的CdS納米棒和NaHSe溶液，再通過水熱反應原位合成NiSe₂/CdS復合光催化劑，催化活性顯著提高，但由于使用較多添加劑，催化劑制備工序繁雜，催化劑生產成本較高。黃采進等(中國專利：CN112871186A)用水熱法合成NaHSe溶液，再將上述溶液通過水熱法合成了NiSe₂，然后用六亞甲基四胺作為穩定劑和表面活性劑，檸檬酸三鈉作為封端劑，用溶劑熱反應合成了0D/2D?NiSe₂/ZnIn₂S₄復合光催化劑，同樣地，該催化劑生產成本較高，并且此催化劑活性也不高。