【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种cds光催化材料的制备方法和应用。
技术介绍
1、光解水制氢是未来绿氢产业的重要组成部分，此技术具有设备简单、反应条件温和且绿色等特点。常见的光解水制氢催化材料有tio2、al:srtio3、cds等。相较tio2、al:srtio3，cds具有更宽光吸收范围，因此可产生更多光生电荷用于水氧化还原反应。然而单一光催化剂均存在光生电荷复合几率高，缺乏有效活性位点等问题。因此，当寻找到优良光解水制氢催化剂后均需要对其进行改性处理。
2、负载活性位点是常用且有效的改性手法，其通过和基底材料功函数差别和更易促进光诱导氧化还原反应，使光生载流子得以最大化分离及使用。rh、pt等铂族金属已被证明是优异的析氢活性位，日本学者kazunari domen在2021年利用rh 0.1wt％负载al:srtio3完成100m2光解水制氢中试。0.1wt％rh负载量仍较高，因此需要进一步寻找降低rh负载量的办法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是要解决现有光催化制氢催化剂存在稀有金属使用量大和析氢速率慢的问题，而提供一种低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料的制备方法和应用。
2、本专利技术从双金属协同效应出发，开发了一种低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料，相较相同含量单一rh或pt负载cds，本专利技术中ptrh负载cds具有明显更高的析氢速率，可有效完成光解水制氢任务。
3、一种低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料的制备方法，具体是按以
4、一、制备cds：
5、①、将cd(no3)2·4h2o和na2s·9h2o加入到去离子水中，搅拌一段时间，得到混合液；
6、②、将混合液转移到聚四氟乙烯反应釜的内衬里，密封，再将聚四氟乙烯反应釜加热至200℃～220℃，在200℃～220℃下反应一段时间，得到反应产物；对反应产物进行清洗，干燥，得到cds；
7、二、复合：
8、将cds和cl3h6o3rh加入到去离子水中，抽真空一段时间，然后向体系中通入氩气，再抽真空，完全去除体系内的空气，在氙灯下光照一段时间，向体系中加入k2ptcl6，在氙灯下照射一段时间，得到反应产物；对反应产物进行清洗，干燥，得到低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料。
9、本专利技术的原理：
10、本专利技术通过调控cds光催剂表面活性位物种种类、比例及沉积顺序，提升其光解水产氢性能。通过不同金属功函大小不同调整金属位点电子结构，优化h2o分子吸附构型，促进h-o键活化，提升*h生成与偶联成h2，同时强化生成h2脱附。通过有限双金属组会筛选发现，pt与rh可以完美匹配用于完成高效光解水制氢应用。同时，双金属分组中rh具有低负载量特点，可有效降低催化材料使用成本。
11、本专利技术的有益效果：
12、一、本专利技术利用ptrh双金属活性位点分解水制氢，能够使cds从原先较差的催化活性转变为具有较高催化活性的光催化材料，抑制了cds自身较为严重的载流子复合问题，获得了较强的产氢性能，产物h2被认为是未来的重要能源，与其他能源相比具有清洁性，无毒性和高能量密度等优点。通过太阳能光催化分解水制氢是解决环境问题和可持续清洁能源问题最有前途的解决方案之一；
13、二、本专利技术制备的低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料用于光催化分解水产氢，光解水析氢速率可达72.16mmol·g-1·h-1；
14、三、本专利技术为实现大规模光解水制氢的商业化提供了一种可能性。
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1.一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：
2.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的Cd(NO3)2·4H2O的质量与去离子水的体积比为(1g～3.1g):(1mL～25mL)；步骤一①中所述的Na2S·9H2O的质量与去离子水的体积比为(4g～12.1g):(1mL～25mL)。
3.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的搅拌的时间为30min～60min。
4.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一②中在200℃～220℃下反应的时间为12h～20h。
5.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一②中使用去离子水和无水乙醇分别对反应产物清洗3次～5次；步骤一②中所述的干燥的温度为40℃～60℃，干燥的时间为6h～12h。
6.根据权
7.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的K2PtCl6与Cl3H6O3Rh的摩尔比为(0.5～0.7):(0.05～0.07)。
8.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的CdS的质量与去离子水的体积比为(0.05g～0.1g):50mL。
9.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料的制备方法，其特征在于步骤二中将CdS和Cl3H6O3Rh加入到去离子水中，抽真空5min～10min，然后向体系中通入氩气5min～10min，再抽真空10min～15min，完全去除体系内的空气，在氙灯下光照5min～10min，向体系中加入K2PtCl6，再在氙灯下照射15min～30min，得到反应产物；使用去离子水和无水乙醇对反应产物分别进行清洗3次～5次，再在40℃～60℃下干燥6h～12h，得到低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料。
10.如权利要求1所述的制备方法制备的一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料的应用，其特征在于一种低铑含量铂铑双金属负载CdS光催化材料作为光催化材料在光解水制氢中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料的制备方法，其特征在于所述制备方法具体是按以下步骤完成的：
2.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的cd(no3)2·4h2o的质量与去离子水的体积比为(1g～3.1g):(1ml～25ml)；步骤一①中所述的na2s·9h2o的质量与去离子水的体积比为(4g～12.1g):(1ml～25ml)。
3.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的搅拌的时间为30min～60min。
4.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一②中在200℃～220℃下反应的时间为12h～20h。
5.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料的制备方法，其特征在于步骤一②中使用去离子水和无水乙醇分别对反应产物清洗3次～5次；步骤一②中所述的干燥的温度为40℃～60℃，干燥的时间为6h～12h。
6.根据权利要求1所述的一种低铑含量铂铑双金属负载cds光催化材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的cds与cl3h6o3rh的摩尔比为1:(0...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑毅，张崇文，白延利，张静，李春雷，刘国旗，任志勇，马荣，吴婧，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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