一种Cd配位硫间质的Cd制造技术

本发明专利技术公开了一种Cd配位硫间质的Cd

【技术实现步骤摘要】
一种Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料的制备方法与应用


[0001]本专利技术属于材料制备
，尤其涉及一种Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]向过渡金属硫化物或氧化物中掺杂硫元素是常用改性半导体的行为和手段。当掺杂元素与半导体非金属元素相同时会形成元素间质，其与金属元素配位后在半导体中形成一种本征缺陷。该缺陷可以改变半导体的能带结构、表面电子密度和空穴
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电子分离等物理性质，在催化领域具有重大发展潜力。然而，目前开发出的硫间质引入方式无法选择性地在特定元素周围引入，工业化应用难以操作的特性，严重阻碍了硫间质在大量生产中的应用。因此，在过渡金属硫化物中，急需有效的选择性引入硫间质的方法。
[0003]硫间质的引入对于光催化应用具有重要作用。在目前光催化应用中，硫间质是随机掺入材料，在具有多种金属元素的固溶体中，调控掺入硫的位置是困难的，由此造成光催化性能的提升空间是受限的。因此，研究精确调控掺入硫元素配位位置的有效方式，开发选择性硫间质引入的硫化物材料的方法是迫切和重要的。
[0004]过渡金属硫化物可见光响应显著，价格低廉，具有令人印象深刻的光催化产氢性能，是未来潜在的光催化产氢材料。其中，以硫化镉为代表的各类镉类硫化物，是具有较高光催化产氢的光催化材料，但在一步调控过程中，精确控制Cd位周围硫间质与Cd元素的配位比例的方法是空白的，同时，实现通过硫间质改进光催化剂性能是光催化研究热点之一。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料的制备方法与应用，能够实现精确控制晶体材料中硫间质与Cd元素的配位比例。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供的这种Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
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S(其中，0＜x＜1)纳米晶体材料的制备方法，包括如下步骤：将醋酸锌、硝酸镉和乙二胺混合，加入硫脲，得到混合液，向混合液中通入酸性气体，进行恒压反应，反应结束后，冷却至室温，过滤、洗涤干燥，得到Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料。
[0008]作为优选，所述Cd(NO3)2与Zn(CH3COO)2的摩尔比为(1.0～10.0):1.0。
[0009]作为优选，所述Zn(CH3COO)2与乙二胺的摩尔比为(0.5～3)：1000。
[0010]作为优选，所述Cd(NO3)2与硫脲的摩尔比为1.0:(2.0～3.0)。
[0011]作为优选，所述恒压反应的反应温度为90～200℃，反应时间为12～45h，反应压力为0.2～0.4MPa。
[0012]作为优选，所述酸性气体为硫化氢或含有硫化氢的酸性混合气体。
[0013]进一步优选，所述含有硫化氢的酸性混合气体为氯气、二氧化硫中的至少一种与硫化氢的混合物。
[0014]作为优选，所述酸性气体与硫脲的摩尔比为(0.01～0.1):1.0。
[0015]根据上述制备方法制得的Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料。
[0016]所述Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料为棒状纳米晶体，其边长为50～200nm，厚度为5～10nm。
[0017]所述Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料作为光催化材料在光催化中的应用。
[0018]本专利技术中，通入酸性气体反应生成单质硫，单质硫与硫化物Cd
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Zn1‑
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S硫位作用，形成金属与有机硫质结合位点。在该反应体系下，镉离子较锌离子极化作用强，易与硫化氢等作用，并易与体系内的有机硫质反应，优先作用于Cd位，因此，最终在Cd位形成硫间质的积聚。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]1)本专利技术采用一步水热法合成了Cd配位硫间质的具有不同Zn/Cd比例的Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料(I
S(Cd)
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Cd
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Zn1‑
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S)，由于硫间质在Cd位点的配位，使得I
S(Cd)
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Cd
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Zn1‑
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S在可见光光催化析氢中的产氢性能大幅提升，在可见光和空穴捕获剂与水作用下能够保持高效的产氢效率。
[0021]2)本专利技术首次采用通入酸性气体的方法选择性地将硫间质与Cd
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Zn1‑
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S中的Cd配位，能够精确控制硫间质与Cd元素的配位比例，使得I
S(Cd)
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Cd
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Zn1‑
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S具有超高产氢性能，具有潜在应用前景。
[0022]3)本专利技术制备方法简单可控、成本低廉、原料易得，适合于规模化生产。
附图说明
[0023]图1为实施例1中I
S(Cd)
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Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料的元素Zn/Cd比例分析图。
[0024]图2为实施例1中I
S(Cd)
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Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料的S元素分析图。
[0025]图3为实施例1中I
S(Cd)
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Cd
0.8
Zn
0.2
S纳米晶体材料中Zn
‑
S配位K边傅里叶转换EXAFS图。
[0026]图4为实施例1中I
S(Cd)
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Cd
0.8
Zn
0.2
S纳米晶体材料中Cd
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S配位K边傅里叶转换EXAFS图。
[0027]图5为实施例1中I
S(Cd)
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Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料的XRD图。
[0028]图6为实施例1中I
S(Cd)
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Cd
0.8
Zn
0.2
S纳米晶体材料的SEM图。
[0029]图7为实施例1中I
S(Cd)
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Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料的光催化产氢性能图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
x
S纳米晶体材料的制备方法，包括如下步骤：将醋酸锌、硝酸镉和乙二胺混合，加入硫脲，得到混合液，向混合液中通入酸性气体，进行恒压反应，反应结束后，冷却至室温，过滤、洗涤干燥，得到Cd配位硫间质的Cd
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Zn1‑
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S纳米晶体材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Cd(NO3)2与Zn(CH3COO)2的摩尔比为(1.0～10.0):1.0。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Zn(CH3COO)2与乙二胺的摩尔比为(0.5～3)：1000。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Cd(NO3)2与硫脲的摩尔比为1.0:(2.0～3.0)。5.根据权利要求1所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福勤，丰雪帆，吕波，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：