一种Co3S4/Zn制造技术

本发明专利技术提供一种Co3S4/Zn

【技术实现步骤摘要】
一种Co3S4/Zn
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Cd
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S复合光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米光催化剂领域，尤其涉及一种Co3S4/Zn
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S复合光催化剂及其制备方法和其在分解水制氢上的应用。

技术介绍

[0002]随着人们对能源需求量的逐步提高与环保意识的增强，清洁新能源的开发已经成为了迫切的需要。在亟待能源结构转型的今天，光催化制氢成为了炙手可热的课题。光催化是指通过利用光能与催化剂对反应物进行催化分解，常用于催化分解水制氢和催化分解某些污染物。光催化常用的催化剂是半导体，当入射光子的能量高于半导体带隙宽度时，半导体的价电子跃迁到导带，导带的电子具有还原性，价带的空穴具有氧化性，因此可以催化水分解制氢。
[0003]目前，光催化的常用催化剂有以TiO2为代表的金属氧化物、以CdS与ZnS为代表的金属硫化物以及非金属催化剂等。纳米TiO2因其较低的比表面积和较快的光生电荷复合速率而限制了性能的提高。CdS是窄带隙半导体，可以充分利用可见光，但是却存在S易被光生空穴氧化的缺点，CdS光腐蚀现象严重，稳定性较差。ZnS的禁带宽度为3.7eV，对可见光的利用率较低，光谱响应范围窄。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种Co3S4/Zn
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S复合光催化剂及其制备方法和其在分解水制氢上的应用，本专利技术制备方法简单、易大规模制备，同时复合光催化剂具有较好的光催化分解水产氢性能以及较高的稳定性。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]本专利技术的技术方案一：
[0007]一种Co3S4/Zn
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S复合光催化剂，是以层状结构的Co3S4材料为基体，所述Co3S4材料的层状结构上负载有主催化剂Zn
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S纳米颗粒。
[0008]优选的，所述Co3S4/Zn
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S复合光催化剂中，Co3S4材料的质量含量为5％
‑
30％。
[0009]本专利技术的技术方案二：
[0010]一种上述的Co3S4/Zn
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S复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]S1：将钴盐、尿素、水配制成混合溶液，转移至反应釜中反应，得到红色沉淀；
[0012]S2：将所述红色沉淀、硫源和水配制成悬浊液，转移到反应釜中反应，反应结束后将得到黑色沉淀洗涤、干燥，得到Co3S4；
[0013]S3：将锌盐、镉盐和液态醇混合搅拌至澄清透明状，然后加入S2中制备的Co3S4，超声搅拌，得到悬浊液；
[0014]S4：向S3中的悬浊液中加入硫源，并转移至反应釜中反应，反应结束后将得到黑色沉淀洗涤、干燥，即得到Co3S4/Zn
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S复合光催化剂。
[0015]优选的，S1中，所述钴盐为硝酸钴或硝酸钴的水合物，所述钴盐与尿素的摩尔比为1：1
‑
10。
[0016]优选的，S2中，所述硫源为硫代乙酰胺或硫化钠所述硫源与钴盐的质量比为1:2
‑
5。
[0017]优选的，S3中，所述锌盐为硝酸锌或硝酸锌的水合物，所述镉盐为硝酸镉或硝酸镉的水合物，所述液态醇为乙醇，所述锌盐和所述镉盐的摩尔比为1:1
‑
10。
[0018]优选的，S3中，Co3S4的加入量占最终产物Co3S4/Zn
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S复合光催化剂的质量的5％～30％。
[0019]优选的，S4中，所述硫源为硫代乙酰胺或硫化钠，所述硫源与镉盐、锌盐的总质量比为1:3
‑
10。
[0020]优选的，S1、S2和S4中，所述反应的温度为80
‑
160℃，反应的时间为2
‑
6h。
[0021]优选的，S2和S4中，反应结束后的产物用蒸馏水和乙醇各洗涤1
‑
4次。
[0022]本专利技术的技术方案三：
[0023]一种上述的或者由上述制备方法制备获得的Co3S4/Zn
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S复合光催化剂在分解水制氢上的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0025](1)本专利技术的Co3S4/Zn
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S复合催化剂内部能够形成异质结，在反应过程中可以快速的转移和分离光生电子空穴对，实现高效的产氢速率。
[0026](2)本专利技术采用溶剂热法制备复合光催化剂Co3S4/Zn
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S，通过多步法制备成了层状结构的复合光催化剂，即成功地将Zn
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S纳米颗粒负载在具有较大比表面积的层状Co3S4上，使其形成了稳定的复合催化剂，流程简单，适宜产业化应用。
[0027](3)本专利技术的复合光催化剂Co3S4/Zn
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S与纯Zn
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S催化剂在分解水制氢性能上比较，Co3S4/Zn
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S复合催化剂表现出了更为优异的产氢性能和循环稳定性，显示其具有广阔的产业化应用前景，并为催化剂设计提供了重要的参考依据。
附图说明
[0028]图1是实施例2中制备的Co3S4/Zn
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S复合光催化剂过程中反应产物的SEM形貌图。
[0029]图2是本专利技术实施例和对比例制备的光催化剂的XRD图。
[0030]图3是本专利技术实施例和对比例制备的光催化剂的UV
‑
vis DRS光谱图和带隙图比较。
[0031]图4是本专利技术实施例和对比例制备的光催化剂的光催化分解水产氢性能(速率)比较。
具体实施方式
[0032]为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0033]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术
的保护范围。
[0034]除有特别说明，本专利技术中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
[0035]实施例1：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Co3S4/Zn
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S复合光催化剂，其特征在于，所述Co3S4/Zn
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S复合光催化剂是以层状结构的Co3S4材料为基体，所述Co3S4材料的层状结构上负载有主催化剂Zn
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S纳米颗粒。2.如权利要求1所述的Co3S4/Zn
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S复合光催化剂，其特征在于，所述Co3S4/Zn
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S复合光催化剂中，Co3S4材料的质量含量为5％
‑
30％。3.一种如权利要求1或2所述的Co3S4/Zn
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Cd
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S复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将钴盐、尿素、水配制成混合溶液，转移至反应釜中反应，得到红色沉淀；S2：将所述红色沉淀、硫源和水配制成悬浊液，转移到反应釜中反应，反应结束后将得到的黑色沉淀洗涤、干燥，得到Co3S4；S3：将锌盐、镉盐和液态醇混合搅拌至澄清透明状，然后加入S2中制备的Co3S4，超声搅拌，得到悬浊液；S4：向S3中的悬浊液中加入硫源，并转移至反应釜中反应，反应结束后将得到黑色沉淀洗涤、干燥，即得到Co3S4/Zn
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Cd
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈建春，孙毅东，潘春旭，陈勇刚，
申请(专利权)人：湖南铝镁化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：