一种S机制Ni制造技术

本发明专利技术公开了一种S机制Ni

【技术实现步骤摘要】
一种S机制Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于环境及新能源领域，涉及环境净化和氢气新能源制备用光催化剂，具体地说，是涉及一种S机制Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]为解决环境污染和能源短缺等问题,开发新型光催化材料迫在眉睫。光催化剂本身是一种半导体材料，光催化剂在光的照射下，表面会产生类似光合作用的光催化反应，其表面会产生强氧化性的空穴(h
+
)和强还原性的光生电子(e
‑
)，通过与空气中的水分子和氧分子接触反应后生成具有强氧化性的超氧阴离子自由基(
·
O2‑
)和羟基自由基(
·
OH
‑
)，具有很强的光氧化还原性能，将有机污染物分解为H2O和CO2，用于空气净化，降解甲醛等有害气体。
[0003]另外，通过半导体光催化分解水制氢已成为获得绿色氢能的一种有前途的方法，受到广泛关注。光生载流子的氧化还原能力和分离效率是光催化析氢效率的决定因素。现在的关键挑战是设计出高效、低成本、令人满意的光催化剂，然而，由于单一光催化材料存在可见光利用率低，电子和空穴易复合等缺点，限制了其广泛应用。合理构筑异质结是提高载流子分离效率的有效手段。
[0004]CdS作为常用的可见光光催化剂之一，其带隙约为2.4eV，具有可见光吸收范围广和适合制氢的带隙位置。然而，由于纳米CdS易于发生光腐蚀，且光生载流子易于复合，从而限制了其应用。Ni
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(HPO3)8(OH)6具有独特的开放骨架、丰富的通道结构，与CdS复合，赋予 NiPO/CdS颗粒开放的框架表面，有望构建高活性和高稳定性的异质结构光催化剂。
[0005]然而，目前制备的Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂，要么CdS易于光腐蚀，要么表面活性位点易于被覆盖，异质结的界面活性位少，要么难以构建S
‑
机制的全固态异质结，导致光生载流子的氧化还原能力和分离效率低。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中制备的Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂，比表面低，表面活性位点易于被覆盖，异质结活性位点少，光生电子/空穴分离效率低等缺点，提出了一种构建S
‑
机制的全固态Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂的制备方法。首先以无机镉源为原料制备CdS颗粒，再将Ni
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(HPO3)8(OH)6负载到CdS颗粒的表面，构建S
‑
机制的全固态 Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂，既能暴露更多的异质结活性位点，又能有效避免光腐蚀。该异质结制备工艺简单，用作光催化剂，光催化活性高效稳定。本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种S机制Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂及其制备方法，其特征在于，所述 Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂，所得CdS颗粒暴露更多的高指数晶面，具有开放框架结构的Ni
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(HPO3)8(OH)6均匀分散在CdS颗粒表面，所述Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化
剂具有S型电荷转移机制，具体包括下述步骤：
[0008](1)称取0.5
‑
10g Cd(NO3)
·
4H2O和0.5
‑
10g Na2S
·
9H2O加入10
‑
500ml去离子水中，超声、搅拌10
‑
60min，得到混合物；
[0009](2)将步骤(1)得到的混合物转移到特氟龙内衬高压釜中，在100
ꢀ‑
240℃下反应1
‑
24h，自然冷却至室温，离心分离，用去离子水和乙醇洗涤，干燥得到CdS纳米颗粒；
[0010](3)称取步骤(2)制备的0.1
‑
10g CdS纳米颗粒，分散到10
ꢀ‑
500ml去离子水中并超声分散均匀；
[0011](4)称取0.1
‑
10g尿素、0.01
‑
5g的NiCl2·
6H2O和0.01
‑
5g NaH2PO2·
H2O加入到步骤(3) 所得的混合溶液中，并超声、搅拌10
‑
60min；
[0012](5)将步骤(4)得到的混合物转移到特氟龙内衬高压釜中，在100
ꢀ‑
240℃下反应1
‑
24h，，自然冷却至室温，用去离子水和乙醇洗涤，干燥得到Ni11(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂。
[0013]本专利技术的优点在于：所述制备工艺简单、成本低；Ni
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(HPO3)8(OH)6和CdS构建S
‑
机制的全固态Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂，低含量的开放框架Ni
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(HPO3)8(OH)6作为负载，避免了表面活性位点被覆盖。Ni
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(HPO3)8(OH)6丰富的通道结构有利于溶液的渗透、快速的离子转移、质子的吸附和产生的H2的逸出。其次，Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结和内建电场促进了界面处电子的定向迁移和空间分离，提高了载流子分离和转移效率。光催化活性的提高主要归因于S型电荷转移机制引起的强氧化还原载流子和有效的电荷分离，以及丰富的通道促进了离子传输、质子吸附和H2逃逸。用于光解水制氢、环境净化、光催化降解甲醛、光催化降解有机污染物、抑制霉菌等方面，都表现出很好的光催化活性和稳定性。
附图说明
[0014]图1为实施例一所制备的Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂的XRD谱图。
[0015]图2为实施例一所制备的Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂的电子显微照片：SEM照片(a)、TEM照片(b)和HRTEM照片(c)。
[0016]图3为实施例一所制备的Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂的XPS谱图(a)全谱，(b) Cd 3d谱，(c)S 2p谱，(d)Ni 2p谱，(e)P 2p谱,和(f)O 1s谱。
[0017]图4为实施例一所制备的Ni
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(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂和对比例一、对比例二样品的紫外
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种S机制Ni
11
(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂及其制备方法，其特征在于，所述Ni
11
(HPO3)8(OH)6/CdS异质结光催化剂，CdS纳米颗粒暴露更多的高指数晶面，具有开放框架结构的Ni
11
(HPO3)8(OH)6均匀分散在CdS颗粒表面，所述异质结光催化剂具有S型电荷转移机制，其制备方法具体包括下述步骤：(1)称取0.5
‑
10g Cd(NO3)
·
4H2O和0.5
‑
10g Na2S
·
9H2O加入10
‑
500ml去离子水中，超声、搅拌10
‑
60min，得到混合物；(2)将步骤(1)得到的混合物转移到特氟龙内衬高压釜中，在100
‑
240℃下反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德宝，孙媛媛，刘东政，宋彩霞，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：