【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于压电光催化，具体涉及一种含硫空位的bs(v)/bnt复合催化剂的制备及其应用。
技术介绍
1、当近几十年来，随着现代工业的快速发展，环境污染已成为主要问题。最近，基于压电材料的压电催化，正在成为解决环境问题的渐进策略。当施加机械力时，压电材料会在催化剂表面两侧产生极化的正负电荷，并在随后形成内置电场，使电子和空穴分离，从而抑制载流子的复合。虽然在压电催化剂的创新上做了很多努力，但大多数压电催化剂仍存在压电极化弱和催化活性位点不足的问题，这严重制约了压电催化的性能。因此，开发新的提高压催化效率的策略，对于实现压催化的突破至关重要。
2、压电催化在新能源领域具有巨大的应用潜力。开发具有高析氢反应性能的压电催化剂具有重要意义，但仍然具有挑战性。水热合成的(bi0.5na0.5)tio3(bnt)立方体具有优异的压催化析氢性能。基于强大的压电性能，bnt立方体允许通过超声振动的作用进行有效的水分解。
3、将bnt与窄带隙半导体结合是提高光催化活性的一种有前途的方法。bi2s3是一种带隙相对较窄的半导体，带隙约为1.2ev，它已被证明是一种优异的光吸收材料。此外，空位工程(如s空位)可以提供更多的活性位点，增强载流子的分离速率，从而提高水分解产氢性能。目前尚未报道过含硫空位的bi2s3与(bi0.5na0.5)tio3复合制备催化剂及其在压电-光催化上的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)t
2、本专利技术的技术方案：本专利技术提供的含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)tio3复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)(bi0.5na0.5)tio3的制备：将bicl3和tio2加入到naoh溶液中，然后磁力搅拌1.5～2.5h以形成均匀的悬浮液。将悬浮液转移至100ml聚四氟乙烯衬里的高压釜中，并在烘箱中在180～220℃下加热18～22h。自然冷却至室温后，抽滤收集产物，用水洗涤数次，在60～80℃下干燥，最后得到产物(bi0.5na0.5)tio3。
4、进一步的，所述bicl3、tio2的质量比为(2～2.5):(1～1.4)。
5、进一步的，所述naoh溶液的浓度为13～17mol/l。
6、(2)含硫空位的bi2s3的制备：将bi(no3)3·5h2o、蒸馏水混合均匀后，再加入ch4n2s进一步搅拌1h。然后将混合液转移到内衬聚四氟乙烯的反应釜中，在烘箱中进行水热反应，反应温度为130～150℃，反应时间为11～13h，用蒸馏水和乙醇离心洗涤数次后，在60～80℃的真空烘箱中干燥，研磨后得到黑色的含硫空位的bi2s3。
7、进一步地，所述bi(no3)3·5h2o、ch4n2s的摩尔比为1:12。
8、(3)复合催化剂的制备：将含硫空位的bi2s3和(bi0.5na0.5)tio3分散于30ml蒸馏水中，室温搅拌反应22～24h，反应结束后，过滤、洗涤、干燥，得灰色粉末状的含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)tio3复合催化剂。
9、进一步地，所述含硫空位的bi2s3质量是(bi0.5na0.5)tio3质量的3％-12％，优选为5％；
10、上述含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)tio3复合催化剂在压电光产h2中的应用，包括：将含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)tio3复合催化剂加入蒸馏水中，充分分散后再加入乳酸，然后通n2，最后在超声和模拟太阳光照射下密闭反应，催化产h2。
11、进一步地，模拟太阳光基于氙灯产生，灯功率为50～60w。
12、进一步地，超声功率为160～180w。
13、与现有技术相比，本专利技术取得了如下有益效果：
14、(1)本专利技术提供的催化剂为含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)tio3复合催化剂，其合成条件简单、易于操作，具有快速高效、稳定性好等特点。
15、(2)含硫空位的bi2s3与(bi0.5na0.5)tio3的复合可显著提高压电-光作用下的产氢能力，含硫空位的bi2s3的引入没有改变(bi0.5na0.5)tio3的晶体结构，具有优异的结晶度和纯度。复合催化剂中含硫空位的bi2s3质量是(bi0.5na0.5)tio3质量的5％时，在超声和模拟太阳光光照的协同协同作用下，产h2速率可达1019.39μmol/(g·h)，是(bi0.5na0.5)tio3的9.5倍，是bi2s3的65倍，是含硫空位的bi2s3的15.3倍。
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1.一种含硫空位的Bi2S3/(Bi0.5Na0.5)TiO3复合催化剂，其特征在于：所述含硫空位的Bi2S3包覆在(Bi0.5Na0.5)TiO3表面，形成核壳结构；所述含硫空位的Bi2S3的质量为(Bi0.5Na0.5)TiO3质量的3％-12％。
2.根据权利要求1所述的含硫空位的Bi2S3/(Bi0.5Na0.5)TiO3复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述含硫空位的Bi2S3的质量为(Bi0.5Na0.5)TiO3质量的5％。
3.根据权利要求1所述的含硫空位的Bi2S3/(Bi0.5Na0.5)TiO3复合催化剂，其特征在于：由如下步骤制备而成：
4.根据权利要求3所述的含硫空位的Bi2S3/(Bi0.5Na0.5)TiO3复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述Bi(NO3)3·5H2O、CH4N2S的摩尔比为1:12。
5.根据权利要求3所述的含硫空位的Bi2S3/(Bi0.5Na0.5)TiO3复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述水热反应温度为130～150℃，反应时间为11～13h。p>
6.根据权利要求3所述的含硫空位的Bi2S3/(Bi0.5Na0.5)TiO3复合催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述BiCl3、TiO2的质量比为(2～2.5):(1～1.4)。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的方法制备的含硫空位的Bi2S3/(Bi0.5Na0.5)TiO3复合催化剂的应用。
8.根据权利要求7所述的含硫空位的Bi2S3/(Bi0.5Na0.5)TiO3复合催化剂的应用，其特征在于，包括如下步骤：将含硫空位的Bi2S3/(Bi0.5Na0.5)TiO3复合催化剂加入蒸馏水中，充分分散后再加入乳酸，然后通N2，最后在超声和模拟太阳光照射下密闭反应，催化产H2；所述模拟太阳光基于氙灯产生，功率为50～60W；所述超声功率为160～180W。
...【技术特征摘要】
1.一种含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)tio3复合催化剂，其特征在于：所述含硫空位的bi2s3包覆在(bi0.5na0.5)tio3表面，形成核壳结构；所述含硫空位的bi2s3的质量为(bi0.5na0.5)tio3质量的3％-12％。
2.根据权利要求1所述的含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)tio3复合催化剂的制备方法，其特征在于，所述含硫空位的bi2s3的质量为(bi0.5na0.5)tio3质量的5％。
3.根据权利要求1所述的含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)tio3复合催化剂，其特征在于：由如下步骤制备而成：
4.根据权利要求3所述的含硫空位的bi2s3/(bi0.5na0.5)tio3复合催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述bi(no3)3·5h2o、ch4n2s的摩尔比为1:12。
5.根据权利要求3所述的含硫空位的bi2s3/(...
【专利技术属性】
技术研发人员：马江权，黄良琪，李楠，朱斌，霍兰兰，董迁，张世瑞，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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