一种Ni制造技术

本发明专利技术公开了一种Ni

A kind of Ni

【技术实现步骤摘要】
一种Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂及其制备方法与应用
本专利技术属于催化剂制备
，具体涉及一种Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
能源危机和环境污染是当今社会亟待解决的两大难题，开发新能源是解决能源危机和环境污染的重要途径之一。太阳能光催化分解水制氢因其反应条件温和，操作简单，清洁无污染等优点备受各国政府和技术人员的青睐。半导体光催化分解水制氢的关键是寻找带隙合适、稳定高效的光催化剂。目前，研究较多的光催化剂为氧化物、硫化物、氮化碳等，然而，氧化物如TiO2等由于其带隙较宽，仅对约占太阳光能量4%的紫外光有响应。因此，寻求可见光响应的催化剂更具有现实意义。硫化物光催化剂带隙较窄，具有良好的可见光响应能力，被认为较具有发展前景的光催化剂之一。其中，MnxCd1-xS固溶体导带及价带位置可调，可见光响应范围较大。研究表明：当Mn与Cd的原子比为3:7时，Mn0.3Cd0.7S产氢速率最高（CatalysisScience&Technology,2019,9(6):1427-1436）。然而，Mn0.3Cd0.7S单独用于光催化分解水制氢时，由于光生载流子极易复合，产氢速率较低。改善其产氢活性的主要手段有半导体耦合、助催化剂负载、离子掺杂等，而助催化剂负载是最有效方法之一。Ni2P因其产氢过电势较低、催化活性高、稳定性好，常用作光催化产氢助催化剂（AppliedSurfaceScience,2018,447:822-828）。目前，Ni2P多采用黄磷等有毒物质作为磷源（JournalofMaterialsChemistryA,2016,4(5):1598-1602.）或经高温煅烧制备（AppliedCatalysisB:Environmental,2017,217:429-436.），毒性较大，能耗较高。因此，采用低毒廉价的磷源（如红磷）并通过简单的方法制备Ni2P具有重要的现实意义。
技术实现思路
针对现有MnxCd1-xS催化剂光腐蚀现象严重、光生载流子易复合的缺陷以及Ni2P制备过程毒性大和能耗高的问题，本专利技术的目的在于提供一种Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂及其制备方法与应用。本专利技术提供的Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂是一种高效MnxCd1-xS基光催化剂（Ni2P/Mn0.3Cd0.7S）。Ni2P的负载能够降低产氢过电势，加速光生载流子的转移与分离效率，有效抑制光腐蚀现象的发生，显著提高其产氢速率。同时采用低毒价廉的红磷为磷源，通过简单的溶剂热法将Ni2P负载于MnxCd1-xS上，实现节能环保的目的。本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。本专利技术提供的Ni2P/Mn0.3Cd0.7S复合催化剂，其中Mn0.3Cd0.7S为主催化剂，Ni2P为助催化剂，Ni2P的负载量为1-10mol%。本专利技术提供的一种Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）原料红磷的预处理：将红磷与有机溶剂混合均匀，加入玛瑙罐中密封，在保护气氛下进行研磨处理，洗涤，烘干，得到预处理后的红磷；（2）将Mn0.3Cd0.7S催化剂加入乙醇的水溶液中，搅拌处理，然后进行超声处理，使Mn0.3Cd0.7S催化剂分散均匀，得到悬浮液；（3）在搅拌状态下将NiCl2·6H2O和步骤（1）所述预处理后的红磷加入步骤（2）所述悬浮液中，搅拌处理，超声处理，然后转至聚四氟乙烯内胆中，并密封于不锈钢外壳升温进行溶剂热反应，冷却至室温，过滤取沉淀，洗涤，干燥得到所述Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂。进一步地，步骤（1）所述有机溶剂为乙二醇及异丙醇中的一种；红磷与有机溶剂的质量体积比为(4-8):(12-18)g/mL；所述保护气氛为氩气或氮气气氛；所述研磨处理的时间为12-36h；所述预处理后的红磷的粒径为1-3μm。优选地，步骤（1）所述有机溶剂为乙二醇。优选地，步骤（1）所述洗涤包括：用无水乙醇洗涤。优选地，步骤（1）所述保护气氛为氩气气氛。进一步地，步骤（2）所述乙醇的水溶液的体积百分比浓度为20-50vol%；所述Mn0.3Cd0.7S催化剂与乙醇的水溶液的质量体积比为(0.3-0.6):(40-80)g/mL。优选地，步骤（2）所述Mn0.3Cd0.7S催化剂可以由溶剂热法制备得到；所述Mn0.3Cd0.7S催化剂的原料包括Mn(OAc)2·4H2O、Cd(OAc)2·2H2O和硫代乙酰胺中的一种以上。所述Mn0.3Cd0.7S催化剂的制备参照文献（CatalysisScience&Technology,2019,9(6):1427-1436.）。优选地，步骤（2）所述乙醇溶液的体积百分比浓度为30-40vol%。进一步地，步骤（2）所述搅拌处理的速率为100-300rpm，搅拌处理的时间为10-60min；所述超声频率为20-30KHz，超声处理的时间为0.5-2h。优选地，步骤（2）所述搅拌处理时间为30min。进一步地，步骤（3）所述在搅拌状态下的搅拌速率为100-300rpm；所述NiCl2·6H2O和预处理后的红磷的摩尔比为(0.5-2):(3-6)。进一步地，步骤（3）所述NiCl2·6H2O与悬浮液的质量体积比为(0.06-0.12):(40-50)g/mL。进一步地，步骤（3）所述搅拌处理的速率为100-300rpm，搅拌处理的时间为10-60min；超声处理的超声频率为20-30KHz，超声处理的时间为0.5-2h。进一步地，步骤（3）所述溶剂热反应的温度为120-155℃，溶剂热反应的时间为8-20h。优选地，步骤（3）所述溶剂热反应的温度为150℃。优选地，步骤（3）所述溶剂热反应的时间为12h。优选地，步骤（3）所述洗涤包括：用去离子水、乙醇交替洗涤。本专利技术提供一种由上述的制备方法制得的Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂，Mn0.3Cd0.7S为主催化剂，Ni2P为助催化剂，Ni2P的负载量为1-10mol%。本专利技术提供的Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂能够应用在光催化分解水产氢反应。本专利技术针对目前硫化物光腐蚀现象严重、光生载流子易复合的问题，公开了一种廉价易得、制备简便的Ni2P/Mn0.3Cd0.7S复合光催化剂。该催化剂是以Mn0.3Cd0.7S纳米棒为主催化剂，通过溶剂热法将助催化剂Ni2P负载于Mn0.3Cd0.7S上，即制得本专利技术所述Ni2P/Mn0.3Cd0.7S复合光催化剂。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：（1）本专利技术制备的Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂为棒状结构，其具有较大的长径比，有利于光生载流子的转移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ni

【技术特征摘要】
1.一种Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将红磷与有机溶剂混合均匀，在保护气氛下进行研磨处理，洗涤，烘干，得到预处理后的红磷；
（2）将Mn0.3Cd0.7S催化剂加入乙醇的水溶液中，搅拌处理，然后进行超声处理，使Mn0.3Cd0.7S催化剂分散均匀，得到悬浮液；
（3）在搅拌状态下将NiCl2·6H2O和步骤（1）所述预处理后的红磷加入步骤（2）所述悬浮液中，搅拌处理，超声处理，然后升温进行溶剂热反应，过滤取沉淀，洗涤，干燥得到所述Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂。


2.根据权利要求1所述的Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述有机溶剂为乙二醇及异丙醇中的一种；红磷与有机溶剂的质量体积比为(4-8):(12-18)g/mL；所述保护气氛为氩气或氮气气氛；所述研磨处理的时间为12-36h；所述预处理后的红磷的粒径为1-3μm。


3.根据权利要求1所述的Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述乙醇的水溶液的体积百分比浓度为20-50vol%；所述Mn0.3Cd0.7S催化剂与乙醇的水溶液的质量体积比为(0.3-0.6):(40-80)g/mL。


4.根据权利要求1所述的Ni2P/Mn0.3Cd0.7S光催化分解水复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述搅拌处理的速率为100-300rpm，搅拌处理的时间为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：董新法，韩燕玲，耿建铭，梁志彬，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44