Cd制造技术

本发明专利技术属于光催化剂技术领域，尤其涉及一种Cd

【技术实现步骤摘要】
Cd
x
Zn1‑
x
SNi
‑
Toc异质结协同MIL
‑
101光解水产氢催化剂及制备方法


[0001]本专利技术属于光催化剂
，尤其涉及一种Cd
x
Zn1‑
x
SNi
‑
Toc异质结协同MIL
‑
101光解水产氢催化剂及制备方法。

技术介绍

[0002]随着全球工业的快速发展，大量石化燃料燃烧导致环境污染和能源枯竭问题越来越严重，寻找一种可再生的清洁能源来代替石化燃料成为迫在眉睫的问题。
[0003]氢能因具有能量密度高，清洁，燃烧后只生成水等优点，成为最有可能替代化石燃料的新能源载体。自1972年，科学家Hongda和Fujishima发现二氧化钛能光解水产氢以来，半导体光解水产氢成为最有前途的一种析氢技术之一，探索高效的催化剂成为全世界的研究热点。
[0004]CdS半导体因具有合适的禁带宽度可以吸收可见光，价格低廉，并兼具光催化水产氢能力，引起了科学家的广泛关注。但纯相CdS在光催化过程中光生电子
‑
空穴对容易快速复合，导致其光催化效率很低，制约了CdS在光催化分解水领域的大规模应用。故往往采用金属元素掺杂，形成固溶体来调控CdS的能带结构和表面形貌。Zn元素由于和Cd元素同族，半径相差不大，且硫化锌具有快速的光生电子
‑
空穴对分离能力，故将Zn元素掺杂入CdS中形成Cd
x
Zn1‑
x
S能在很大程度上提升光催化效果。但是粉末状的Cd
x
Zn1‑
x
S在制备时容易团聚，比表面积较低，催化反应时缺乏活性位点，催化活性还需进一步提升。
[0005]金属
‑
有机框架化合物(MOFs)，由于具有较大的比表面积，高的孔隙率和高度有序的晶体结构，在催化领域具有潜在的应用。将Cd
x
Zn1‑
x
S与MOFs复合后，由于MOFs具有较大的比表面积和开放的多孔结构，可以为光催化反应提供了丰富的活性位点，同时由于MOFs具有分散Cd
x
Zn1‑
x
S催化剂和防止其团聚的优点，能加速电子的传输，延长光生载流子的寿命，故Cd
x
Zn1‑
x
S/MOFs较纯相Cd
x
Zn1‑
x
S的光催活性得到较大的提升。
[0006]钛氧簇(PTCs)作为TiO2的一种可能的模型化合物，由多个TiO
x
单元经共顶点或共边氧缩合而成。由于PTCs具有结构可控和孔径可调节的优点，被广泛应用于催化领域。若将PTCs与Cd
x
Zn1‑
x
S/MOFs进行复合，其光催化产氢活性将得到极大的增强，然而大部分钛氧簇只能响应紫外光。
[0007]现在金属
‑
有机结构框架制备时存在着以下技术问题:
[0008](1)合成方法和可扩展性：MOFs的合成通常使用水热法或溶剂热法等方法，但这些方法有时存在条件严格、操作复杂、耗时耗能等问题。此外，一些MOFs合成的规模还较小，需要开发可扩展的合成工艺来满足实际应用的需求。
[0009](2)结构稳定性和储气性能：一些MOFs在高温、湿度或强酸碱条件下可能发生结构的不稳定性，导致性能下降甚至失效。此外，由于MOFs通常具有高度孔隙性和比表面积，其气体吸附与储存性能也受到结构安全性的限制。
[0010](3)MOFs的可重复性和可再生性：一些MOFs在循环使用和再生方面存在问题。例
如，吸附剂可能发生吸附饱和，难以完全再生，导致再生性能下降。这限制了MOFs在环境净化和储能等领域的应用。
[0011](4)安全性和环境影响：MOFs的合成常常涉及有毒或挥发性有机溶剂，这可能对制备过程的安全性和环境造成负面影响。因此，需要开发更加环境友好和可持续的合成方法，减少对有害化学物质的依赖。

技术实现思路

[0012]为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种Cd
x
Zn1‑
x
SNi
‑
Toc异质结协同MIL
‑
101光解水产氢催化剂及制备方法，光催化活性和稳定性高，从而实现绿色、清洁和可持续的能源转换，推动新能源和可再生能源的开发和利用。
[0013]解决以上技术问题的本专利技术中的一种CdxZn1
‑
xSNi
‑
Toc异质结协同MIL
‑
101光解水产氢催化剂，其特征在于：其催化剂为Cd
x
Zn1‑
x
S/MIL
‑
101/Ni
‑
Toc三元催化剂，X＝0.5
‑
1。
[0014]优化方案中，所述X＝0.6，催化剂为Cd
0.6
Zn
0.4
S/MIL
‑
101/Ni
‑
Toc。
[0015]所述Cd
0.6
Zn
0.4
S/MIL
‑
101/Ni
‑
Toc中Cd
0.6
Zn
0.4
S的颗粒尺寸为22
‑
28nm，达到纳米级；优化方案中Cd
0.6
Zn
0.4
S的颗粒尺寸为24
‑
26nm，进一步优化方案中Cd
0.6
Zn
0.4
S的颗粒尺寸为25nm。
[0016]本专利技术中的Cd
x
Zn1‑
x
S/MIL
‑
101/Ni
‑
Toc三元催化剂，Cd
x
Zn1‑
x
S是Cd离子、Zn离子与S离子通过离子键结合。Cd
x
Zn1‑
x
S/MIL
‑
101/Ni
‑
Toc三元催化剂之间通过分子间力作用力结合在一起。
[0017]其中MIL
‑
101中铬离子与对苯二甲酸配体之间形成了配位键，对苯二甲酸(BDC)是一种含有两个羧基(
‑
COOH)的有机配体。这两个羧基上的氧原子可以通过配位键与铬离子(Cr)上的金属中心进行配位，形成Cr
‑
O配位键。每个铬离子与六个对苯二甲酸配体配位，形成六配位的八面体结构。Ni
‑
Toc中，异丙醇上的羟基和水杨酸上的羟基、羧基与镍离子，钛离子通过配位键结合，形成Ti
‑
O配位键和Ni
‑
O配位键。
[0018]本专利技术中的一种CdxZn1
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Cd
x
Zn1‑
x
SNi
‑
Toc异质结协同MIL
‑
101光解水产氢催化剂，其特征在于：其催化剂为Cd
x
Zn1‑
x
S/MIL
‑
101/Ni
‑
Toc三元催化剂，X＝0.5
‑
1。2.根据权利要求1所述的Cd
x
Zn1‑
x
SNi
‑
Toc异质结协同MIL
‑
101光解水产氢催化剂，其特征在于：所述X＝0.6，催化剂为Cd
0.6
Zn
0.4
S/MIL
‑
101/Ni
‑
Toc。3.根据权利要求2中所述的Cd
x
Zn1‑
x
SNi
‑
Toc异质结协同MIL
‑
101光解水产氢催化剂，其特征在于：所述Cd
0.6
Zn
0.4
S/MIL
‑
101/Ni
‑
Toc中Cd
0.6
Zn
0.4
S的颗粒尺寸为22
‑
28nm。4.一种Cd
x
Zn1‑
x
SNi
‑
Toc异质结协同MIL
‑
101光解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)制备MIL
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101和CdS；(2)将Zn元素掺杂入CdS中，制备出Cd
x
Zn1‑
x
S固溶体：(3)将固溶体Cd
x
Zn1‑
x
S负载于MIL
‑
101上；(4)制备钛氧簇Ni
‑
Toc，采用溶剂热原位复合法将其与CdxZn1
‑
xS/MIL
‑
101耦合，即得。5.根据权利要求4所述的一种Cd
x
Zn1‑
x
SNi
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Toc异质结协同MIL
‑
101光解水产氢催化剂的制备方法，其特征在于：所述Zn和Cd的摩尔比为0/1、0.2/0.8、0.3/0.7、0.4/0.6和0.5/0.5，总摩尔数为1mmol。6.根据权利要求5所述的一种Cd
x
...

【专利技术属性】
技术研发人员：常会，范文娟，蒋志强，张洪静，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：