一种复合光催化产氢材料NH2-MIL-101(Fe)/Zn制造技术

一种复合光催化产氢材料NH2‑

【技术实现步骤摘要】
一种复合光催化产氢材料NH2‑
MIL
‑
101(Fe)/Zn
0.5
Cd
0.5
S的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种复合光催化产氢材料NH2‑
MIL
‑
101(Fe)/Zn
0.5
Cd
0.5
S的制备方法，属于无机催化材料


技术介绍

[0002]氢能作为一种热值高、无污染、可再生的清洁能源，已经受到了国内外学者的广泛关注。目前，利用太阳能将纯水转化为氢气是获得氢能最有前景的技术之一。因此，合成具有优异光催化产氢性能的复合半导体光催化剂对促进氢能生产具有重要意义。Zn
0.5
Cd
0.5
S(ZCS)由于具有合适的带隙、高吸光系数和良好的导电性能，在光催化制氢领域具有巨大的应用潜力。然而，Zn
0.5
Cd
0.5
S仍然存在光生电荷
‑
空穴易复合和稳定性较差等缺点，限制了其进一步应用。
[0003]金属
‑
有机骨架材料(MOFs)是一种新型的多孔晶体材料，主要由有机配体和金属离子组成，由于MOFs具有较高的孔隙率、合适的导电带和较大的比表面积，近年来被认为是用于可持续能源和环境修复的最具吸引力的材料之一。其中，NH2‑
MIL
‑
101(Fe)由于其可见光吸收强、所需原料来源广、成本低，并存在大量的铁氧团簇而受到广泛关注。NH2‑
MIL
‑
101(Fe)中提供电子的胺基(
‑
NH2)可以提高其在可见光范围内的电子迁移率和吸收，从而提升其光催化活性和光稳定性，是一种极具潜力的构建异质结的材料。如“Dalton Transactions”2020年49卷第16期5143
‑
5156页“0D/2D spatial structure of Cd
x
Zn1‑
x
S/Ni
‑
MOF
‑
74 for efficient photocatalytic hydrogen evolution”(对比文件1)中先用水热法分别合成了Ni
‑
MOF
‑
74和Cd
x
Zn1‑
x
S，再通过水浴蒸发的方式将不同比例的Ni
‑
MOF
‑
74与Cd
x
Zn1‑
x
S混合，形成Cd
x
Zn1‑
x
S/Ni
‑
MOF
‑
74复合光催化剂。制备的40％质量比例的Ni
‑
MOF
‑
74复合Zn
0.5
Cd
0.5
S光催化剂具有最优的光催化产氢活性，其光催化纯水5h获得的最大产氢量为1713.2μmol，约为纯Zn
0.5
Cd
0.5
S产氢量的10倍。该方法的不足之处是：(1)复合光催化剂的光催化产氢活性较低，其光催化纯水5h获得的最大产氢量仅为1713.2μmol；(2)该方法使用物理混合的方式制备复合样，存在结合不牢固、稳定性较差等缺点。又如，“Science Bulletin”2020年65卷第8期658
‑
669页“Bidentate carboxylate linked TiO
2 with NH2‑
MIL
‑
101(Fe)photocatalyst:a conjugation effect platform for high photocatalytic activity under visible light irradiation”(对比文件2)中通过自组装方法合成了一系列TiO2/NH2‑
MIL
‑
101(Fe)复合光催化剂，其最优比例样品在可见光下对亚甲基蓝的降解率分别是NH2‑
MIL
‑
101(Fe)和TiO2的3.5倍和65倍，该方法的不足之处是未对其光催化产氢性能进行研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的产氢量不高以及稳定性较差等问题，提出水热法制备NH2‑
MIL
‑
101(Fe)/Zn
0.5
Cd
0.5
S新型复合光催化产氢材料，提高了光催化产氢活性和光催
化稳定性，该制备工艺方法简单，能耗较低，催化活性高，本专利技术NH2‑
MIL
‑
101(Fe)/Zn
0.5
Cd
0.5
S复合光催化材料的制备方法如下：
[0005](1)NH2‑
MIL
‑
101(Fe)的水热法制备
[0006]称取1.611g的FeCl3·
6H2O溶解于60mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)中，加入0.5398g的2
‑
氨基对苯二甲酸(NH2‑
BDC)，搅拌30min，直至NH2‑
BDC完全溶解，得到混合溶液A；将混合溶液A转入100mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中，旋紧不锈钢外衬，置于110℃的烘箱中反应20h；反应结束后自然冷却至室温，用高速离心机进行固液分离，滤饼用DMF和无水乙醇洗涤后，置于真空干燥箱中80℃下烘干12h，研磨后即可制得NH2‑
MIL
‑
101(Fe)材料(Fe
‑
MOF)。
[0007](2)复合光催化产氢材料NH2‑
MIL
‑
101(Fe)/Zn
0.5
Cd
0.5
S的水热合成
[0008]称取0.825g的Zn(Ac)2·
2H2O和0.9975g的Cd(Ac)2·
2H2O于30mL去离子水中，超声溶解30min得到混合溶液B1；称取2.25g的Na2S
·
9H2O于30mL去离子水中，超声30min后得到溶液B2；用玻璃滴管将溶液B2缓慢滴加到持续磁力搅拌的混合溶液B1中，搅拌60min后得到Zn
0.5
Cd
0.5
S前驱体溶液B3；将1wt％
‑
10wt％的NH2‑
MIL
‑
101(Fe)加入至前驱体溶液B3中，搅拌2h后形成NH2‑
MIL
‑
101(Fe)/Zn
0.5
Cd
0.5
S前驱体溶液B4；将前驱体溶液B4转移至100mL的聚四氟乙烯反应釜中，放置在160℃的高温烘箱中水热反应24h，反应结束后自然冷却至室温，过滤，滤饼用蒸馏水和无水乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合光催化产氢材料NH2‑
MIL
‑
101(Fe)/Zn
0.5
Cd
0.5
S的制备方法，其包括以下步骤：(1)NH2‑
MIL
‑
101(Fe)的水热法制备称取1.611g的FeCl3·
6H2O溶解于60mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺，加入0.5398g的2
‑
氨基对苯二甲酸，搅拌30min，直至2
‑
氨基对苯二甲酸完全溶解，得到混合溶液A；将混合溶液A转入100mL的聚四氟乙烯反应釜内衬中，旋紧不锈钢外衬，置于110℃的烘箱中反应20h；反应结束后自然冷却至室温，用高速离心机进行固液分离，滤饼用N,N
‑
二甲基甲酰胺和无水乙醇洗涤后，置于真空干燥箱中80℃下烘干12h，研磨后即可制得NH2‑
MIL
‑
101(Fe)材料；(2)复合光催化产氢材料NH2‑
MIL
‑
101(Fe)/Zn
0.5
Cd
0.5
S的水热合成称取0.825g的Zn(Ac)2·
2H2O和0.9975g的Cd(Ac)2·
2H2O于30mL去离子水中，超声溶解30min得到混合溶液B1；称取2.25g的Na2S
·
9H2O于30mL去离子水中，超声30min后得到溶液B2；用玻璃...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐龙君，蒋灶，刘成伦，王婧茹，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：