一种以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂，由光催化活性组分以及通过粘结剂均匀分布在光催化剂活性组分上的双金属纳米粒子组成，光催化剂活性组分为二维g‑C

Two dimensional nano chip composite photocatalyst with double metal nanoparticles as heterojunction and preparation method thereof

The invention discloses a double metal nanoparticles into two-dimensional nanosheet composite heterojunction, the photocatalytic activity of components and the composition of bimetallic nanoparticles are uniformly distributed in the light of active components of catalyst on the photocatalytic activity were divided into 2D g C

【技术实现步骤摘要】
一种以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂及其制备方法
本专利技术涉及光催化分解水产氢用催化剂领域，特别是一种以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂及其制备方法。
技术介绍
目前，由于传统化石能源的储备有限以及使用它们带来的环境问题越来越突出，人们急需寻找新的替代能源。氢能由于其高效性和清洁性而备受重视。各国科学家竞相开发与氢能相关的产品，镍氢电池以及氢燃料电池汽车等相关产品正从实验室走向社会，氢能经济即将到来。传统的制氢方式主要是通过煤、石油、天燃气的裂解产生氢气；或者通过电解水制得氢气；由于在氢气制备的过程中消耗了大量的化石燃料，且造成了区域环境污染和全球的变暖，所以开发出绿色清洁的制氢途径成为氢能源开发的目标之一。太阳能和水是地球上重要的两种可再生性资源，利用太阳能分解水来制备氢气是最清洁的制氢途径，一直是人类开发氢能的梦想。因此，新型光催化剂的研究是未来的发展方向。中国专利公开号CN102641741A公开了一种以金属镉为核异质结构为壳的复合型光催化剂及制备方法。该复合型光催化剂以金属镉为核，半导体异质结构氧化锌和硫化镉为壳，金属镉的所占摩尔比例在50％～90％，氧化锌所占摩尔比例为5％，硫化镉所占摩尔比例为5％～45％；半导体异质结构氧化锌和硫化镉为壳，是指表面为硫化镉镶嵌着氧化锌颗粒的壳，硫化镉壳的厚度为5～50nm，氧化锌颗粒大小为3～50nm；其制备方法将含镉离子前驱体溶解在去离子水中，然后加入锌粉超声和磁力搅拌条件下，镉离子置换金属锌；水洗后，加入硫化盐水溶液硫化处理，或烘干后使用硫化氢气体硫化处理，得到产物为以金属镉为核，半导体异质结构氧化锌和硫化镉为壳的复合型光催化剂。该复合型光催化剂用于光催化分解水制氢，其具有较高的产氢速率。中国专利公开号CN103316693A公开了一种含有助催化剂Cd的光催化剂Cd/CdS及其制备。该光催化剂是将3CdSO4·8H2O和Na2S2O3·5H2O溶于蒸馏水中，搅拌、超声使其充分分散，再在350～500W的氙灯下反应10～25h；然后在500～800W的微波炉中火5～25min，离心，洗涤固体沉淀，烘干，研磨，得到光催化剂Cd/CdS，其应用在光催化产氢反应中。中国专利公开号CN101623644A公开了一种复合空心球CdS-TiO2的制备及在光催化分解水制氢中的应用。该光催化剂制备方法利用Cd(NO3)2·4H2O为镉源和TiCl4为钛源依次采用水热法，二步浸渍法，溶胶凝胶法制得碳核上依次包裹有硫化镉和TiO2的核壳结构C-CdS-TiO2复合材料，然后在马弗炉中于400℃焙烧2h，得到复合空心球CdS-TiO2光催化剂，该催化剂将CdS与TiO2复合，拓宽了TiO2光谱响应范围，将其用于太阳能可见光催化分解水制氢的反应中，与TiO2光催化剂相比，太阳能光能利用率大幅度增加，产氢速率显著提高。中国专利公开号CN101623645A公开了一种p-n结空心球NiO-CdS纳米复合材料的制备及在光催化分解水制氢中的应用。该纳米复合材料的制备方法是将Ni(NO3)2·6H2O作为镍源和Cd(NO3)2·4H2O作为镉源，采用水热法合成法，四步浸渍法将n-NiO半导体与p-CdS半导体复合，制备出一种p-n结空心球NiO-CdS复合纳米材料，将其作为太阳能可见光催化分解水制氢的光催化剂，加速了光生电子的输送速率，大幅度提高了制氢产率。中国专利公开号CN101767021A公开了一种p-CoO/n-CdS复合半导体光催化剂的制备方法，该复合半导体光催化剂的制备方法是将铵盐、镉盐、硫脲与去离子水混合反应后，经过滤、洗涤、焙烧和研磨得到CdS固体粉末；再将钴盐、氨水与去离子水混合反应，再加入CdS三次固体粉末，经搅拌、超声分散、减压蒸馏、热处理、洗涤、过滤、焙烧和研磨得到p-CoO/n-CdS复合半导体光催化剂，该复合半导体光催化剂可用于光催化降解有机污染物、光催化分解水制氢和制造太阳能电池。中国专利公开号CN102107904A公开了一种非模板法制备硫化镉、硫化锌空心纳米方块的方法。该方法是将摩尔比为1:1的无机镉源或无机锌源和硫粉加入到四氢呋喃溶液中，超声分散；再称取摩尔含量与硫粉相同的硼氢化钠，加入到四氢呋喃溶液中，超声分散；得到的溶液滴加到由无机镉源和硫粉加入到四氢呋喃溶液组成的溶液中，超声反应；所得到的反应产物用无水乙醇离心分离；真空干燥,得到最终的黄色产物即为硫化镉空心纳米方块，在光催化分解有毒、有害物质以及光催化分解水制氢反应中，空心纳米结构有利于提高其光催化性能。中国专利公开号CN102489318A公开了一种多孔纳米p-CuS/n-CdS复合半导体光催化剂的制备方法，该方法按照铜盐、镉盐、含硫化合物、可升华的化合物模板和去离子水的质量百分比为(0.001％～75％)∶(0.00001％～90％)∶(0.001％～85％)∶(0.001％～75％)∶(0.001％～98％)的比例，依次经反应、离心分离、蒸馏水洗涤、超声分散、离心分离、超声处理、减压蒸馏、烘干、焙烧、自然冷却和研磨等过程，得到多孔纳米p-CuS/n-CdS复合半导体光催化剂，其应用于光催化分解水制氢、光催化降解有机污染物。中国专利公开号CN103316714A公开了一种光催化分解水制氢用催化剂及其制备方法。该光催化分解水制氢用催化剂CdS/UiO-66或CdS/UiO-66(NH2)是由UiO-66或UiO-66(NH2)与CdS复合而成的，其中，所述CdS与所述UiO-66或UiO-66(NH2)的质量比为100:1-100，CdS/UiO-66以及CdS/UiO-66(NH2)两种原位复合光催化剂具有很高的产氢速率，与单纯CdS相比，产氢速率明显提高。中国专利公开号CN103386317A公开了一种磷酸铋复合氧化石墨烯光催化剂BiPO4/RGO及其制备方法和应用。该光催化剂是磷酸铋BiPO4和氧化石墨烯GO的复合材料，BiPO4具有单斜晶型或六方晶型，GO在制备过程中被部分还原，以还原的氧化石墨烯RGO形式存在；GO与BiPO4的理论质量百分比为0.5～10：100，该磷酸铋复合氧化石墨烯光催化剂BiPO4/RGO应用于光解水制氢。中国专利公开号CN103447024A一种铋基锶磁性光催化剂的制备方法及其铋基锶磁性光催化剂。该磁性光催化剂以硝酸铋和铁酸锶为原料，用十二烷基苯磺酸钠为分散剂，先制备铋基锶磁性光催化剂的前驱体，再经55～65℃烘干、500～600℃焙烧3～5h得铋基锶磁性光催化剂，其用于降解有机污染物、光催化分解水制氢和太阳能电池等领域中。上述公开的这些光催化剂虽然均属于复合型光催化剂，但是这些光催化剂分别以传统材料硫化镉、磷酸铋或硝酸铋为基础制备的复合光催化剂，其中，镉元素和铋元素对人体有毒害作用，大量使用容易造成土壤、水体环境的污染。因此，从避免造成环境污染的角度出发，本专利技术采用了环境友好的二维的有机半导体g-C3N4纳米片光催化材料和Pd-Ag双金属纳米粒子开发出了一种以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂及其制备方法,将Pd、Ag本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂，其特征在于：该复合光催化剂由光催化活性组分以及通过粘结剂均匀分布在光催化剂活性组分上的双金属纳米粒子组成，所述光催化剂活性组分为二维g‑C

【技术特征摘要】
1.一种以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂，其特征在于：该复合光催化剂由光催化活性组分以及通过粘结剂均匀分布在光催化剂活性组分上的双金属纳米粒子组成，所述光催化剂活性组分为二维g-C3N4纳米片，所述粘结剂为0.1～5wt.％的Nafion全氟化树脂溶液，双金属纳米粒子为Pd-Ag双金属纳米粒子，所述Pd-Ag双金属纳米粒子与光催化剂活性组分的重量百分比为0.01～10.0％，粘结剂与光催化剂活性组分的重量百分比为0.01～5.0％。2.根据权利要求1所述的以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂，其特征在于：所述二维g-C3N4纳米片的厚度为1～100nm，其比表面积大于40m2/g。3.一种如权利要求1或2所述的以双金属纳米粒子为异质结的二维纳米片复合光催化剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将所述的水溶性高分子稳定剂溶于去离子水中，充分搅拌溶解后，再分别加入水溶性的Pd和Ag的无机盐溶液，其中，高分子稳定剂：钯和银无机盐重量比为(1-10):1，调整pH值为6-9并充分混合均匀后，再利用回流搅拌装置保持80℃条件下用还原剂进行还原1-10h，再在40℃的恒温水浴锅中静置陈化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张火利，王燕，曹建亮，唐庆杰，贾建波，陈泽华，马名杰，宫雨晓，秦聪，申豆，张润，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41