一种Cd制造技术

本发明专利技术为一种用于光催化制氢的异质结催化剂的制备方法和条件，涉及到阶梯型光催化复合材料的制备领域，利用溶剂热法将Zn源、Cd源和S源按照一定比例用溶于二乙烯三胺溶液中，制备Cd

【技术实现步骤摘要】
一种Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
/rGO阶梯型光催化剂的制备及应用


[0001]本专利技术涉及一种阶梯型复合光催化材料的制备及应用，特别是涉及一种Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
/rGO光催化分解纯水的催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]氢能源作为二十一世纪新能源之一，得到了广泛的关注。与传统能源相比，氢气作为能源载体具诸多优势。氢元素在自然界中储备量非常大，是宇宙中丰度最高的元素，在自然界中主要存在于水中。氢气的能量密度是143MJ/kg，是所有化石燃料中最高的，相对于同等质量的煤、石油和天然气等烃类燃料，氢能的能量密度高出2
‑
3倍。此外，氢气是无色、无味、无毒的清洁型能源，燃烧后唯一产物是水分子，不会产生CO或CO2等对人体有害或对环境造成污染的物质，因此用氢气替代化石燃料可以彻底消除因能源的过度使用而产生的环境温室效应，而燃烧产物水分子可以继续制成氢气，返复循环，用之不竭。作为氢能产业链的上游环节，如何低成本、高效制氢，成为氢能广泛应用的关键。
[0003]光催化制氢是太阳能直接储能的一种方式，是在光照的条件下，将水分子直接分解，产生氢气的一种方法。其优势在于无需其他能量来源，直接利用太阳能进行氢气的制备，在制氢的过程中不会产生有害物质或温室气体，是一种环保、可持续的氢气生产方式。光催化分解纯水的过程可分为全分解水(photocatalytic overall water splitting POWS)、半分解水(photocatalytic partial water splitting PPWS)中间级分解水(photocatalytic intermediate water splitting PIWS)。其原理为一定波段的光照射到光催化剂上，激发价带电子跃迁至导带，产生光生电子和光生空穴，随后，电子和空穴移动到材料表面，和表面处的水分子反应，将其还原为氢气。
[0004]CdxZn1
‑
xS是一类新型光催化剂，具有特殊的晶体结构，因其带隙可调、可以光催化部分分解纯水等优势，被认为是最有发展前景的一种光催化产氢材料。然而，单独CdxZn1
‑
xS容易团簇，光生电子和光生电荷分离效率低，容易发生载流子复合，并且在光催化产氢的过程中，CdxZn1
‑
xS中的S容易析出，光腐蚀现象严重，极大影响了CdxZn1
‑
xS光催化材料的产氢活性和化学稳定性。
[0005]rGO具有优异的载流子迁移性能，并且在其制备过程中控制含氧官能团，能够制备具有一定宽度带隙的rGO，且此种材料具有较高的比表面积及化学稳定性，常用来负载其他材料。近年来，研究表明，通过rGO与光催化剂共同制备的复合型光催化剂材料可以有效促进光生电荷的迅速转移，缓解因光生载流子复合而引起的催化剂活性降低的问题，同时，rGO的加入可以改善光催化剂的团簇问题。目前关于阶梯型Cd0.79Zn0.21S/D
‑
ZnS(DETA)0.5/rGO光催化材料未见报道。

技术实现思路

[0006]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种阶梯型Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
/rGO复合
光催化剂的制备。
[0007]本专利技术的另一个目的，在于提供一种阶梯型Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
/rGO复合光催化剂，用于分解纯水制氢。
[0008]为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0009](1)Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
的制备：按分子量计算分别称取乙酸锌、乙酸镉和L
‑
半胱氨酸，按照摩尔比溶于二乙烯三胺溶剂中，通过磁力搅拌和超声将各药品充分混合，然后将分散均匀的悬浮液移到不锈钢反应釜中，在180℃恒温条件下反应24h，待反应结束后，对Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
进行清洗，回收，放入烘箱60℃保温12h，获得黄色粉末材料Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
。
[0010](2)利用改进的Hummers法制备氧化态石墨烯；用强氧化剂对石墨片进行氧化，通过控制氧化剂的加入方式以及反应温度制备出氧化石墨烯，在水溶液中进行超声剥离，获得单层氧化石墨烯的分散溶液；
[0011](3)Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
/rGO阶梯型异质结催化剂的制备：称取由步骤(1)制备的一定质量的Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
均匀分散在去离子水中，随后加入GO，在惰性气体的保护下进行超声分散1h，将混合后的溶液移到带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在电热恒温鼓风干燥箱中180℃反应4h，待反应结束后，收集所得固体，用乙醇和去离子水离心清洗3
‑
5次，在60℃恒温干燥箱中保温12小时，获得Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
/rGO阶梯异质结催化材料。
[0012]为达到上述第二个目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0013](1)取一定量的Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
/rGO样品，分散到去离子水中，在惰性气体的保护下进行超声处理，然后转移到光催化反应器中，将容器密封，真空泵对反应体系进行抽真空处理，利用可见光源照射，保持不断搅拌，体系所产生的气体通过色谱进行定量分析。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例1
‑
3中制备的Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
/rGO阶梯异质结催化材料的SEM图。
[0015]图2为本专利技术实施例1
‑
3中制备的Cd
0.79
Zn
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
/rGO复合光催化材料的制备方法，其特征在于，所述光催化材料的制备步骤如下：S1:利用溶剂热法合成Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
；将乙酸锌、乙酸镉和硫源按照摩尔比溶于二乙烯三胺溶剂中，溶液混合后进行超声，然后将分散均匀的悬浮液移到不锈钢反应釜中，在180℃恒温条件下反应24h，待反应结束后，对Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
进行清洗，通过离心机将其回收，放入烘箱60℃保温12小时，获得黄色粉末材料Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(DETA)
0.5
；S2:利用改进的Hummers法制备氧化态石墨烯；用强氧化剂对石墨片进行氧化，通过控制氧化剂的加入方式以及反应温度制备出氧化石墨烯，在水溶液中进行超声剥离，获得单层氧化石墨烯的分散溶液；S3:称取上述S1制备的一定质量的Cd
0.79
Zn
0.21
S/D
‑
ZnS(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽南，黄华枝，游遨，陈钦泰，游森伟，杨思琦，刘洋，
申请(专利权)人：广东轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：