一种ZnCdS@MoS

技术领域

本发明属于可见光催化水解制氢领域，具体涉及一种ZnCdS@MoS

背景技术

随着人类社会的发展，环境问题与能源问题是目前面临的两个重大难题。为了解决化石燃料的消耗以及在燃烧过程中产生的环境污染问题，可重复利用且环境友好型的清洁能源的开发受到越来越广泛的关注。其中氢能源由于具有高的比焓以及对环境无污染的优势而被认为是替代传统化石燃料的新型绿色能源。近些年来，借助半导体光催化剂分解水被认为是获得氢气的最有前途的绿色技术之一，它可以直接利用取之不尽的太阳能作为驱动力，通过光催化剂来催化分解水制取氢气。

过渡金属硫化物ZnCdS作为一种典型的无贵金属高分子半导体光催化剂，可以通过调节Zn/Cd的比例调节带隙宽度，具有良好的环境友好性、良好的物理化学稳定性和独特的光电子特性，但在其制备过程中容易发生团聚，在光催化反应过程中对光的利用率低、电子-空穴分离效率差、电荷载流子迁移能力弱等因素直接导致其催化活性降低。在传统的光催化体系中，助催化剂不仅有助于助催化剂与半导体界面处的电子空穴分离，而且还可为H

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种ZnCdS@MoS

本发明的第二个目的在于提供一种ZnCdS@MoS

本发明的第三个目的在于提供一种ZnCdS@MoS

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种ZnCdS@MoS

本发明以中空花球结构的MoS

优选的方案，所述MoS

在本发明中，呈“U”型结构的中空花球结构二硫化钼颗粒在扫描电镜下可以看到明显的环状结构。

优选的方案，所述MoS

发明人发现，将MoS

优选的方案，所述复合光催化剂中，MoS

发明人发现，MoS

本发明一种ZnCdS@MoS

优选的方案，所述水溶性硫源为硫脲、硫代乙酰胺、L-半胱氨酸中的至少一种；优选为硫脲。

优选的方案，所述水溶性钼源为钼酸钠、钼酸铵中的至少一种，优选为钼酸钠。

优选的方案，所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵中的至少一种，优选为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。

探索发现，采用这几种优选的反应原料制备出花球结构二硫化钼的产出率最高。

优选的方案，所述混合液中，按摩尔比计，模板剂：水溶性钼源：水溶性硫源＝1:6～8:16～20。

发明人发现，控制在此浓度下的生成物能保持较小的尺寸和较完整的中空花球结构，浓度过小会导致生成的二硫化钼为弯曲片层，浓度过大影响溶液的pH值等会导致生成部分其他结构的二硫化钼。研究发现，钼源：硫源：模板剂的比例控制在上述比例范围内，最终产物中呈“U”型结构的中空花球结构二硫化钼颗粒的数目显著增加。

优选的方案，所述模板剂与水的固液质量体积比为：0.1～0.3g:40～60ml。

优选的方案，所述溶剂热反应的温度为160℃～240℃，溶剂热反应的时间为16h～48h。采用优化后的反应条件区间进行溶剂热反应，溶剂热反应成功率、产出产物效率均最高。

进一步的优选，所述溶剂热反应的温度为200～230℃，溶剂热反应的时间为22～26h。

优选的方案，溶剂热反应完成后，固液分离，所得固相使用无水乙醇洗涤至少2次，干燥，获得中空花球结构的MoS

发明人发现，当获得中空花球结构的MoS

优选的方案，所述含锌源和镉源的醇溶液中的溶剂为无水乙醇和乙二醇中的至少一种，优选为无水乙醇。

优选的方案，所述含锌源和镉源的醇溶液的获得方式为：将锌源与镉源加入醇溶剂中，超声分散即得。

优选的方案，所述含硫源的醇溶液中的溶剂为无水乙醇和乙二醇中的至少一种，优选为无水乙醇。

优选的方案，将含硫源的醇溶液滴加入混合溶液A中，搅拌2～4h，获得混合溶液B。

优选的方案，所述锌源为乙酸锌、氯化锌中的至少一种，优选为乙酸锌；所述镉源为乙酸镉、氯化镉中的至少一种，优选为乙酸镉。

优选的方案，所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲、硫化钠中的至少一种，优选为硫代乙酰胺。

优选的方案，所述混合溶液B中，按摩尔比计，锌源：镉源：硫源＝1：0.8～1.2:2～3。

优选的方案，所述混合溶液B中，按摩尔比计，MoS

优选的方案，所述混合溶液B中，锌源与乙醇的固液质量体积比为0.8～1.2g：50～70ml。

优选的方案，所述水热反应的温度为160～200℃，水热反应的时间为22～26h。

本发明还提供一种ZnCdS@MoS

本发明提供的ZnCdS@MoS

有益效果：

(1)ZnCdS@MoS

(2)空心球花状MoS

(3)MoS

(4)本发明制备的ZnCdS@MoS

附图说明

图1为本发明实施例1-5所制备样品的XRD图；

图2为本发明实施例1样品的SEM图；

图3本发明实施例1-5以及对比例1所制备样品的光催化产氢性能图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种ZnCdS@MoS

(1)MoS

(2)ZnCdS@MoS

此实施例中ZnCdS@MoS

实施例2

一种ZnCdS@MoS

(1)同具体实施方式1中步骤(1)

(2)ZnCdS@MoS

此实施例中ZnCdS@MoS

实施例3

一种ZnCdS@MoS

(1)同具体实施方式1中步骤(1)

(2)ZnCdS@MoS

此实施例中ZnCdS@MoS

实施例4

一种ZnCdS@MoS

(1)同具体实施方式1中步骤(1)

(2)ZnCdS@MoS

此实施例中ZnCdS@MoS

实施例5

一种ZnCdS@MoS

(1)同具体实施方式1中步骤(1)

(2)ZnCdS@MoS

此实施例中ZnCdS@MoS

对比例1：

单一ZnCdS光催化剂的制备：

分别称取0.917g乙酸锌和1.333g二水合乙酸镉加入到60ml无水乙醇中，超声溶解后，得到溶液A，称取0.939g硫代乙酰胺加入到10ml无水乙醇中超声溶解后得到溶液B，将B溶液滴加进A溶液室温搅拌3h后，将混合溶液到转移至水热反应釜中，180℃水热反应24h；将所得的反应产物用无水乙醇重复清洗三次，真空干燥即可得ZnCdS光催化剂。

对比例2：

此对比例中，其他条件与实施例1相同，仅是步骤(1)中未加入模板剂CTAB。由于步骤(1)中未加入CTAB，所制备的MoS

对比例3：

此对比例中，其他条件与实施例1相同，仅是将步骤(2)中的溶剂换成了水。由于步骤(1)中所制备的具有“U”型结构的中空花球结构二硫化钼具有疏水性，将溶剂换成水后，ZnCdS纳米颗粒不能有效的在MoS

对比例4：

(1)同具体实施方式1中步骤(1)

(2)同对比例1中步骤

(3)分别称取步骤(1)中制备的MoS

此对比例中ZnCdS/MoS

应用例：

光催化分解水产氢

将实施例1的ZnCdS@MoS

在可见光照射下，在封闭石英反应系统中进行了制氢实验，通过冷却循环水将反应体系的温度保持在5℃，将20mg催化剂分散在含10vol％乳酸的100ml去离子水中，其中乳酸作为牺牲剂，在连续搅拌下将其完全除去空气，以400nm滤光片的300W氙灯为光源，采用在线气相色谱法进行析氢分析。光照开始后，每隔半小时取样一次，得到图3所示产氢图。可以得出，MoS