一种废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn制造技术

一种废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn

【技术实现步骤摘要】
一种废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S的制备方法，属于无机催化材料


技术介绍

[0002]光催化制氢技术以太阳能为驱动力，以廉价且无害的半导体材料为催化反应介质，是一种绿色、环保、安全且经济的技术。该项技术中生成的氢气作为一种新型的清洁能源，可以被广泛应用于交通、工业、建筑等多个领域，在降低社会对传统石化资源依赖的同时，能够减少二氧化碳及其他有害物质的排放，实现多领域清洁化与低碳化，展现出良好的发展前景。
[0003]传统的光催化剂，如TiO2与ZnO，其禁带宽度过宽，对可见光利用率极低，需要高的激发能，阻碍了其在实际生产中的应用。而Mn
0.4
Cd
0.6
S作为一种双金属硫化物，具有优异氧化还原能力的同时表现出了强的可见光响应能力，在光催化制氢领域具有良好的应用前景。但其实际应用效果以及催化活性仍然受其自身表面活性位点较少、电子及空穴流动性较差、光生载流子复合速率较高及寿命短等缺陷的限制，难以令人满意。通过文献调研可知，采用复合其它半导体材料构筑异质结构的方式能够有效解决上述的一系列问题，实现光催化材料的高效产氢。如“International journal of hydrogen energy”2019年12月44卷30974
‑
30985页“Fabrication of hierarchically one
‑
dimensional Zn
x
Cd1‑
x
S/NiTiO
3 nanostructures and their enhanced photocatalytic water splitting activity”一文(对比文件)中，先用共沉淀法制备钛酸镍后，将其以一定的比例投入硫化锌镉的前驱体(乙酸锌、乙酸镉及硫代乙酰胺)中，水热后形成Zn
x
Cd1‑
x
S/NiTiO3复合光催化剂。该方法的缺点是：(1)NiTiO3制备过程中采用了静电纺丝技术与焙烧法耦合，并通过表面活性剂调控形貌，工艺复杂且成本较高，不利于大规模工业应用；(2)Zn
x
Cd1‑
x
S的x值为0.3，意味着合成的光催化材料中镉元素占比较高，具有较高的毒性；(3)使用硫代乙酰胺这种有机物作为硫源，接触有致癌的风险，并产生高浓度有机废水，可能对环境造成污染。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对NiTiO3、Mn
0.4
Cd
0.6
S制备过程中有机物耗量高以及复合物光催化活性不佳等技术问题，提出一种水热法制备复合光催化材料NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S的方法，提高了复合光催化材料的活性和稳定性，该制备工艺方法简单，周期短，催化活性高，本专利技术废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S的制备方法如下：
[0005](1)NiTiO3的制备
[0006]称取2.9868g乙酸镍(Ni(Ac)2·
4H2O)溶解于72mL的乙二醇中，持续搅拌2h形成绿色溶液，然后加入4.08mL钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)，磁力搅拌1h后，离心洗涤沉淀，沉淀物在烘箱中80℃下干燥12h得到前驱体；在5℃/min的升温速度下，将前驱体置于600℃的马弗炉中，煅烧2h，冷却即得到NiTiO3。
[0007](2)废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S的制备
[0008]称取0.7353g乙酸锰(Mn(Ac)2·
4H2O)和1.197g乙酸镉(Cd(Ac)2·
2H2O)，混合超声溶解于30mL去离子水中，得到溶液A；按NiTiO3在复合物中的质量比为10％
‑
30％称取NiTiO3粉末于溶液A中，磁力搅拌30min，得到悬浊液B；称取2.25g硫化钠(Na2S
·
9H2O)于30mL去离子水中，超声溶解30min得到溶液C；将溶液C缓慢滴加到悬浊液B中，继续搅拌2h后，转移至100mL反应釜中，在200℃下水热反应24h，自然冷却至室温，过滤，滤饼用去离子水与无水乙醇分别离心洗涤3次后，置于80℃的烘箱中干燥12h，取出冷却后，用石英研钵磨细为粉末状，即得到废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S。
[0009]本专利技术采用上述技术方案，主要有以下效果：
[0010](1)本专利技术方法制备的NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S产氢复合光催化剂具有高的光催化活性，在模拟太阳光的氙灯(340～800nm)照射下，0.05g复合光催化材料NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S分散于100mL页岩气返排废水中，加入适量牺牲试剂后光照3h的产氢量达1869.3μmol；而对比文件1制备的Zn
x
Cd1‑
x
S/NiTiO3复合材料光催化纯水产氢时，6h产氢量仅为1635μmol，本专利技术的光催化剂产氢效果明显优于对比文件。
[0011](2)本专利技术采用水热法制备，具有高均匀性、高纯度、低温合成及低成本等优点，并且对于合成的光催化剂的晶体、形状和尺寸有着优异的可控性。制备操作简单，所需设备少，并且使用硫化钠作为前驱体安全系数更高。
附图说明
[0012]图1为NiTiO3、Mn
0.4
Cd
0.6
S和NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S的X射线衍射图。
[0013]图2为NiTiO3、Mn
0.4
Cd
0.6
S和NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S对页岩气返排废水的产氢对比图。
具体实施方式
[0014]下面结合具体实施方式，进一步说明本专利技术。
[0015]实施例1
[0016]一种废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn
0.4
Cd
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S的制备方法，具体步骤如下：
[0017](1)NiTiO3的制备
[0018]称取2.9868g乙酸镍溶解于72mL的乙二醇中，持续搅拌2h形成绿色溶液，然后加入4.08mL钛酸四丁酯，磁力搅拌1h后，离心洗涤沉淀，沉淀物在烘箱中80℃下干燥12h得到前驱体；在5℃/min的升温速度下，将前驱体置于600℃的马弗炉中，煅烧2h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S的制备方法，包括以下步骤：(1)NiTiO3的制备称取2.9868g乙酸镍溶解于72mL的乙二醇中，持续搅拌2h形成绿色溶液，然后加入4.08mL钛酸四丁酯，磁力搅拌1h后，离心洗涤沉淀，沉淀物在烘箱中80℃下干燥12h得到前驱体；在5℃/min的升温速度下，将前驱体置于600℃的马弗炉中，煅烧2h，冷却即得到NiTiO3；(2)废水产氢复合光催化剂NiTiO3/Mn
0.4
Cd
0.6
S的制备称取0.7353g乙酸锰和1.197g乙酸镉，混合超声溶解于30mL去离子水中，得到溶液A；按NiTiO3在复合物中的质量比为10％
‑
30％称取NiTiO3粉末于溶液A中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐龙君，刘雪妍，冯岐，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：