【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂，特别涉及一种具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂、该具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法及该具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂应用。
技术介绍
1、在过去的三个世纪里，化石燃料的大量使用导致二氧化碳的过量排放，造成全球变暖等气候和环境变化。通过光催化反应将二氧化碳转化为燃料和有价化学物质将是降低大气中二氧化碳浓度的一种很有前景的方法。因此，光催化二氧化碳还原(pcr)可以同时解决能源和环境危机。开发高效、低成本的半导体光催化剂是提高pcr效率的关键。
2、理想的pcr光催化剂要求具有较强的光捕获能力、光吸收能力、较高的氧化还原电位、较高的电荷分离效率以及催化剂表面反应中间体的结合强度。在过去的几十年里，二氧化钛等半导体材料主导了光催化领域。具有较为适宜宽度的带隙、良好的光化学稳定性、无毒性、丰富的形貌以及低廉的价格的半导体二氧化钛是二氧化碳还原光催化剂的理想候选之一。然而二氧化钛的内在缺陷，如太阳能利用效率低下和光生电子空穴对的快速复合，导致其光催化活性效率难以提高。近年来，科研工作者提出了多种提高二氧化钛光催化性能的策略，包括形貌控制、元素掺杂、助催化剂负载、表面工程和构建异质结等等，但是二氧化钛的pcr活性依然较低。因此，需要采用多种策略协同提高二氧化钛的性能。
3、为了提高二氧化钛的pcr和有机转化的效率，人们要考虑热力学和动力学两个方面。首先，需要设计高氧化还原能力的光催化剂。具体来说，cb上的电子
4、因此，针对现有技术不足，提供一种具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂、该具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法及该具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂应用以解决现有技术不足甚为必要。
技术实现思路
1、本专利技术的其中一个目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂。该具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂兼具高的光催化活性以及循环稳定性。
2、本专利技术的上述目的通过以下技术措施实现：
3、提供一种具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂，所述二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球包括有含氧空位二氧化钛空心微球的基底及生长在二氧化钛空心微球表面含锌空位的硫化镉锌纳米颗粒，从而形成具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球。
4、优选的，上述二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球为含氧空位tio2空心微球负载含zn空位zn0.28cd0.72s。
5、优选的，上述二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球为二氧化钛/硫化镉锌z型异质结空心微球。
6、优选的，上述硫化镉锌纳米颗粒固定在二氧化钛空心微球的表面。
7、优选的，上述硫化镉锌纳米颗粒的平均粒径为20nm-30nm。
8、本专利技术的另一个目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法。该具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法通过一步水热原位制备双空位异质结的方法。
9、本专利技术的上述目的通过以下技术措施实现：
10、提供一种二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法，由如下步骤制备：
11、步骤(1)、合成二氧化钛空心微球；
12、步骤(2)、通过步骤(1)得到的二氧化钛空心微球制备得到的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球。
13、优选的，上述步骤(1)具体为：
14、步骤(1.1)、以正硅酸乙酯和浓氨水为主要原料通过stober法制备sio2微球；
15、步骤(1.2)、以步骤(1.1)得到的sio2微球、浓氨水、钛酸四丁酯为主要原料通过溶胶凝胶结合热处理方法得到无定形二氧化钛膜包覆二氧化硅核壳微球；
16、步骤(1.3)、将步骤(1.2)得到无定形二氧化钛膜包覆二氧化硅核壳微球加热得到锐钛矿相二氧化钛膜包覆二氧化硅核壳微球。
17、优选的，上述步骤(2)具体为：
18、步骤(2.1)、对步骤(1)得到的锐钛矿相二氧化钛膜包覆二氧化硅核壳微球通过氢氧化钠刻蚀法得到刻蚀微球；
19、步骤(2.2)、以步骤(2.1)得到的刻蚀微球、六水合硝酸锌、六水合硝酸镉和l-半胱氨酸为主要原料通过原位水热法得到具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌z型异质结空心微球。
20、优选的，上述步骤(1.1)具体为将8ml-12ml正硅酸乙酯teos和80ml-120ml无水乙醇混合得到溶液a，将50ml-60ml去离子水、80ml-120ml无水乙醇和15ml-20ml浓度为22wt％-28wt％浓氨水混合得到溶液b，在室温下将溶液b加入至溶液a反应10h-15h，反应结束后离心分离，并使用去离子水和无水乙醇交替洗涤固体，干燥得到sio2微球。
21、优选的，上述步骤(1.2)具体将步骤(1.1)得到的0.2g-0.6g sio2微球超声分散在1ml-3ml 22wt％-28wt％浓氨水和200ml-300ml无水乙醇中，得到溶液c；将50ml-100ml无水乙醇和2ml-4ml钛酸四丁酯混合得到溶液d，然后将溶液d加入至溶液c中，并在58℃-65℃条件下反应2h-6h，反应结束后离心分离，并使用去离子水和无水乙醇交替洗涤固体，干燥得到无定形二氧化钛膜包覆二氧化硅核壳微球。
22、优选的，上述步骤(1.3)具体为将步骤(1.2)得到无定形二氧化钛膜包覆二氧化硅核壳微球以1℃/min-5℃/min升温速率升到500℃-600℃，保温1h-3h，降至室温得到锐钛矿相二氧化钛膜包覆二氧化硅核壳微球。
23、优选的，上述步骤(2.1)具体为对步骤(1)得到的锐钛矿相二氧化钛膜包覆二氧化硅核壳微球在50ml-100ml 0.05m-0.2m氢氧化钠溶液超声分散，并在温度为85℃-95℃下反应2h-6h，反应结束后离心分离，并使用去离子水洗涤固体，干燥得到刻蚀微球。
24、优选的，上述步骤(2.2)具体为将步骤(2.1)得到的全部刻蚀微球、0.4mmol-0.8mmol六水合硝酸锌、1.0mmol-2.0mmol六水合硝酸镉和3.0mmol-6.0mmol l-半胱氨酸超声分散于50ml-100ml去离子水中得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂，其特征在于：所述二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球包括有含氧空位二氧化钛空心微球的基底及生长在二氧化钛空心微球表面含锌空位的硫化镉锌纳米颗粒，从而形成具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球。
2.根据权利要求1所述的具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂，其特征在于：所述二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球为含氧空位TiO2空心微球负载含Zn空位Zn0.28Cd0.72S；
3.根据权利要求1所述的具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂，其特征在于：所述硫化镉锌纳米颗粒固定在二氧化钛空心微球的表面。
4.根据权利要求2所述的具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法，其特征在于：所述硫化镉锌纳米颗粒的平均粒径为20nm-30nm。
5.一种如权利要求1-4所述的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法，其特征在于：由如下步骤制备：
6.根据权利要求5所述的具有锌、氧双空位的
7.根据权利要求6所述的具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法，其特征在于：
9.一种具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂作为光催化剂在太阳能转化中的应用，其特征在于：所述二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球如权利要求1至4任一所述的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球；
10.根据权利要求9所述的具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂作为光催化剂在太阳能转化中的应用，其特征在于：所述催化剂催化二氧化碳还原反应；
...【技术特征摘要】
1.一种具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂，其特征在于：所述二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球包括有含氧空位二氧化钛空心微球的基底及生长在二氧化钛空心微球表面含锌空位的硫化镉锌纳米颗粒，从而形成具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球。
2.根据权利要求1所述的具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂，其特征在于：所述二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球为含氧空位tio2空心微球负载含zn空位zn0.28cd0.72s；
3.根据权利要求1所述的具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂，其特征在于：所述硫化镉锌纳米颗粒固定在二氧化钛空心微球的表面。
4.根据权利要求2所述的具有锌、氧双空位的二氧化钛/硫化镉锌异质结空心微球的催化剂的制备方法，其特征在于：所述硫化镉锌纳米颗粒的平均粒径为20nm-30nm。
5.一种如权利要求1-4所述的二...
【专利技术属性】
技术研发人员：阮朝晖，陈玉成，陈士夫，王成玉，周影，左志成，张高瑜，
申请(专利权)人：淮北师范大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。