多肉植物状CdS‑APS@TiO2光催化剂合成方法技术

本发明专利技术公开了一种多肉植物状CdS‑APS@TiO2光催化剂的合成方法，属于化工行业技术领域。采用Cd(CH3COO)2·2H2O和NH2CSNH2两种化学试剂原料混合放入去离子水中搅拌均匀，通过程序升温水热反应后，再通过去离子水和无水乙醇分别反复洗涤后，再经过烘干得到的产物使用APS胺功能化后与TALH在水浴中进行反应后反复洗涤后，再进行烘干得到最终产物。对其表面形貌、微观结构、光催化活性进行了测定，产品性能在降解有机污染物结晶紫和光解水制氢的光催化方面有很大提高。采用三步合成方法，具有反应条件稳定、生成的产物均匀、生产过程简洁实用等特点，试样和批量生产性能稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多肉植物状CdS-APS@TiO2光催化剂的合成方法，属于化工行业

技术介绍
氢能作为二次能源,具有清洁、高效、安全、可贮存、可运输等诸多优点,直接利用太阳能光解水是制氢的重要途径之一,目前正受到各国的高度重视。1972年Fujishima和Honda描述了第一支TiO2半导体电极所组成的电化学电解槽,它通过光解水的方法把光能转换成氢和氧的化学能，光催化技术便引起了各国科学家的广泛关注。然而，在经过对多种半导体特性的研究之后,TiO2又再次为人们所关注；现今广泛使用的半导体光催化剂主要是以Ti为主的过渡金属氧化物和硫化物。然而,TiO2禁带宽度较大(3.2eV),需波长小于380nm的紫外光才能被激发,这在一定程度上影响了TiO2的实际应用。所以寻找一种材料与TiO2复合从而制备具有可见光响应的高效光催化材料的研究在光催化降解有机污染物结晶紫和光解水制氢方面则显得非常有意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种多肉植物状复合光催化材料CdS-APS@TiO2的合成方法，一方面，由于CdS具有较窄的禁带宽度，这可以有效地提高复合材料在可见光区的吸收，以达到较高的太阳光利用率。另一方面，TiO2和CdS的复合增加了复合材料光生电子的迁移途径，这种光生电子的多途径迁移从本质上降低了光生电子-空穴对的复合率，提高了复合材料的光催化反应效率。采用Cd(CH3COO)2·2H2O、NH2CSNH2两种化学试剂原料混合放入去离子水中搅拌均匀，经程序升温水热反应后，通过去离子水和无水乙醇分别反复洗涤后烘干得到的产物经过3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)胺功能化后与二羟基双(乳酸铵)钛(IV)(TALH)在水浴条件下回流24h，再通过去离子水和无水乙醇分别反复洗涤后，经过烘干得到的最终产物CdS-APS@TiO2多肉植物状复合光催化剂。产品制作过程简洁实用，产品性能稳定可靠，具有较高可见光响应。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：CdS-APS@TiO2多肉植物状复合光催化剂的合成方法，称取Cd(CH3COO)2·2H2O，质量为0.853±0.001g、NH2CSNH2，质量为1.216±0.001g。将上述化学试剂原料混合放入40mL去离子水中，充分搅拌20＋2min后，倒入50mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，设定反应温度为140±1℃，反应时间为24±0.05h。反应结束后，将生成的橘色沉淀物用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤2－3次。将沉淀物放入烘干箱，设定烘干温度60±2℃，干燥时间12＋0.1h，取出得到产物使用2mLAPS胺功能化4±0.05h，通过无水乙醇洗涤3次后烘干所得到的产物与0.66mLTALH放入40mL无水乙醇中回流24±0.05h，反应温度为90±2℃，将产物用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤2－3次后，放入烘干箱，设定烘干温度60±2℃，干燥时间12＋0.1h，取出得到最终产物CdS-APS@TiO2多肉植物状复合光催化剂。本专利技术的有益效果是：采用三步法合成具有较高可见光响应的CdS-APS@TiO2多肉植物状复合光催化剂。复合材料由六方相CdS和锐钛矿相TiO2组成，且CdS的引入提高了TiO2在可见光区的吸收。CdS-APS@TiO2保持了较好的多肉植物新玉缀花状结构，与P25相比，复合光催化剂在模拟日光和可见光下对有机污染物结晶紫具有较好的光降解效果。另外，复合催化剂在Na2S-Na2SO3溶液中和300W氙灯的照射下具有较高的产氢速率，这是由于CdS的复合，扩大了复合材料可见光响应的范围，同时增加了光生电子的迁移途径，抑制了CdS-APS@TiO2光生电子-空穴对的复合，从而改善其光催化活性。同时，采用程序升温水热的合成方法，具有反应条件稳定、生成的产物均匀、生产过程简洁实用等特点，试样和批量生产性能稳定可靠。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。图1是CdS-APS@TiO2复合光催化剂表面形貌之一图。图2是CdS-APS@TiO2复合光催化剂表面形貌之二图。图3是CdS-APS@TiO2复合光催化剂微观结构之一图。图4是CdS-APS@TiO2复合光催化剂微观结构之二图。图5是CdS-APS@TiO2复合光催化剂的HRTEM照片之一。图6是CdS-APS@TiO2复合光催化剂的HRTEM照片之二。图7是直接光降解、P25、CdS、CdS-APS@TiO2模拟日光催化降解结晶紫反应速率图。图8是直接光降解、P25、CdS、CdS-APS@TiO2可见光催化降解结晶紫反应速率图。图9是P25、CdS-APS@TiO2在Na2S溶液中光解水制氢速率图。具体实施方式CdS-APS@TiO2多肉植物状复合光催化剂的合成方法，称取购于天津市科密欧化学试剂开发中心99.5%的Cd(CH3COO)2·2H2O，质量为0.8530g、购于天津市福晨化学试剂厂99.0%的NH2CSNH2，质量为1.2169g。将上述两种化学试剂原料混合放入40mL去离子水中，充分搅拌20min后，倒入50mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，选用厦门宇电自动化科技有限公司的温度控制柜进行程序升温设定设定水热反应温度为140℃，反应时间为24h。反应结束后，将生成的橘色沉淀物用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤3次。将沉淀物滤净放入烘干箱，设定烘干温度60℃，干燥时间12h，取出得到产物CdS进一步使用购于萨恩化学技术(上海)有限公司98%的APS，称取2mL，在40mL乙醇中胺功能化4h。将产物用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤2次。将产物滤净放入烘干箱，设定烘干温度60℃，干燥时间12h。称取购于AlfaAesar50%w/w水溶液的TALH0.66mL与产物混合放入40mL去离子水中，水浴回流24h。将得到的产物用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤3次。将沉淀物滤净放入烘干箱，设定烘干温度60℃，干燥时间12h，取出得到最终产物CdS-APS@TiO2多肉植物状复合光催化剂(APS-CdS@TiO2)。2复合光催化剂的结构及性能测定：一、表面形貌和微观结构CdS-APS@TiO2样品的表面形貌和微观结构分析结果见图1—6。由图1、图2可清楚地观察到，样品呈现出多肉植物新玉缀花状结构，花体之间具有良好的分散性。同时图3、图4的TEM结果表明，样品的微观结构主要是花体为内核，外表面覆盖一层薄壳，表现出明显的核壳结构。图5、图6为样品CdS-APS@TiO2的HRTEM照片。二、光催化性能测定市售P25、单质CdS和CdS-APS@TiO2的光催化活性进行了降解有机污染物结晶紫和光解水制氢的光催化实验。、降解有机污染物结晶紫见图7、图8显示，CdS-APS@TiO2复合材料在模拟日光和可见光下对结晶紫的降解均呈现出最高的光催化活性，远超过市售P25。2、光解水制氢P25和CdS-APS@TiO2在Na2S+Na2SO3溶液中产氢速率结果如图9所示。结果表明，CdS-APS@TiO2复合材料具有最好的产氢能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多肉植物状CdS‑APS@TiO2光催化剂的合成方法，其特征是：称取Cd(CH3COO)2·2H2O，质量为0.853±0.001g、NH2CSNH2，质量为1.216±0.001g。将上述化学试剂原料混合放入40 mL去离子水中，充分搅拌20＋2min后，倒入50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，设定反应温度为140±1℃，反应时间为24±0.05h。反应结束后，将生成的橘色沉淀物用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤2－3次。将沉淀物放入烘干箱，设定烘干温度60±2℃，干燥时间12＋0.1h，取出得到产物使用2 mL APS胺功能化4±0.05h，通过无水乙醇洗涤3次后烘干所得到的产物与0.66 mL TALH放入40 mL无水乙醇中回流24±0.05h，反应温度为90±2℃，将产物用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤2－3次后，放入烘干箱，设定烘干温度60±2℃，干燥时间12 ＋0.1h，取出得到最终产物CdS‑APS@TiO2复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种多肉植物状CdS-APS@TiO2光催化剂的合成方法，其特征是：称取Cd(CH3COO)2·2H2O，质量为0.853±0.001g、NH2CSNH2，质量为1.216±0.001g。将上述化学试剂原料混合放入40mL去离子水中，充分搅拌20＋2min后，倒入50mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，设定反应温度为140±1℃，反应时间为24±0.05h。反应结束后，将生成的橘色沉淀物用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤2－3次。将沉淀物放入烘干箱，设定烘干温度60±2℃，干燥时间12＋0.1h，取出得到产物使用2mLAPS胺功能化4±0.05h，通过无水乙醇洗涤3次后烘干所得到的产物与0.66mLTALH放入40mL无水乙醇中回流24±0.05h，反应温度为90±2℃，将产物用去离子水和无水乙醇分别反复洗涤2－3次后，放入烘干箱，设定烘干温度6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，李奕萱，马凤延，周黔龙，张文治，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23