【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体光催化分解水制氢，尤其涉及一种光催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、能源是人类社会赖以生存和可持续发展的重要基础。在降低碳排放的同时满足不断增长的能源需求是现代社会最艰巨的挑战之一，只能借助新的可持续能源技术来解决。太阳能是仅有的足以替代化石燃料、可再生的能源。将太阳能直接转化为清洁能源是21世纪最具有挑战的科学问题。氢能作为一种无碳清洁能源，凭借清洁性、可持续性、燃烧热值高、能量密度高等独特优势，被广泛认为是一种理想的能源燃料。在各种技术中，太阳能驱动的分解水进行光催化制氢被认为是将取之不尽的太阳能转化为可储存燃料氢能的最重要的技术,也是能源向低碳能源转型的理想制氢途径之一。
2、在金属硫化物光催化剂中，znin2s4是一种潜在的环保型、可见光驱动的光催化剂，因其良好的光学特性和合适的带隙（2.2-2.8 ev）而受到众多研究者的关注，说明znin2s4是一种适用于可见光下光催化析氢的光催化剂。然而，与大多数光催化剂一样，znin2s4作为单一半导体光催化剂的电子空穴对快速复合、载流子传输速率低和活性位点缺乏在一定程度上导致znin2s4的光催化活性较差。因此，寻找合适的半导体与纯znin2s4能级相匹配构建复合光催化剂来解决这些缺陷是提高其光催化制氢能力的关键。
3、钒酸铈(cevo4)是一种价格较低廉的半导体材料，凭借其在紫外-可见区的光学吸收特性，以及其固有的特殊4f电子结构([xe] 4f15d16s2)和丰富的稀土元素电子跃迁模式而具有较好的氧化还原性能，成为当前的研
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种光催化剂及其制备方法与应用，以克服现有技术中的上述至少一种缺陷。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供的一种光催化剂的制备方法，包括以下步骤：s1：制备cevo4纳米颗粒，称取ce(no3)3·6h2o溶解在溶剂中，连续搅拌后得到ce(no3)3·6h2o溶液，称取nh4vo3加入溶剂中溶解，加热得到nh4vo3溶液，在ce(no3)3·6h2o溶液中滴加nh4vo3溶液，得到混合溶液a，将混合溶液a加热，形成沉淀a，将混合溶液a冷却至室温，过滤，收集沉淀a，对沉淀a洗涤过滤多次，烘干后收集，得cevo4纳米颗粒，s2：制备aznin2s4/bcevo4异质结纳米材料，采用溶剂热合成方法，称取氯化锌、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺溶解到溶剂中，持续超声25-40min，得混合溶液b，将步骤s1制备好的cevo4纳米颗粒分散在混合溶液b中，在室温条件下超声25-35 min，然后转移至高压釜中加热，离心收集沉淀b，将沉淀b洗涤，去除沉淀b表面杂质后，进行干燥处理，得aznin2s4/bcevo4异质结纳米材料，作为光催化剂，aznin2s4/bcevo4异质结纳米材料中，a为1-7的整数，b为1或2。
4、优选地，步骤s1中：溶剂为超纯水，在50 ℃-70 ℃下加热得到nh4vo3溶液，将混合溶液a在80 ℃-100 ℃恒温水浴中加热1.5-2.5 h，形成沉淀a，冷却至室温的沉淀a用乙醇和超纯水过滤洗涤多次，在真空干燥箱中以75 ℃-95 ℃烘干后收集。
5、优选地，步骤s2中：溶剂为乙二醇，以110 ℃-130 ℃在聚四氟乙烯内衬的高压釜中加热1.8-2.2 h，在真空干燥箱干燥11-13 h。
6、优选地，步骤s2中：氯化锌、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺的摩尔比为1：（1-3）：（3-5）。
7、优选地，氯化锌采用乙酸锌或硝酸锌替代。
8、本专利技术还提供一种光催化剂，光催化剂为采用如上述的光催化剂的制备方法制备而成的aznin2s4/bcevo4异质结纳米材料，a为1-7的整数，b为1或2。
9、优选地，aznin2s4/bcevo4异质结纳米材料中，znin2s4和cevo4摩尔比为（1-7）:（1-2）。
10、优选地，aznin2s4/bcevo4异质结纳米材料中，znin2s4和cevo4摩尔比为1:1、1:2、3:2、2:1、5:2、3:1或7:2。
11、优选地，aznin2s4/bcevo4异质结纳米材料中，znin2s4和cevo4摩尔比为3:1。
12、本专利技术还提供一种采用如上述的光催化剂的制备方法所制备的光催化剂或如上述的光催化剂作为光催化分解水制氢的应用。
13、优选地，采用上述的光催化剂的制备方法所制备的光催化剂或如上述的光催化剂作为光催化分解水制氢时，采用硫化钠和亚硫酸钠混合溶液作为牺牲剂。
14、本专利技术的有益效果为：
15、1、通过溶剂热方法合成aznin2s4/bcevo4异质结，得到光催化性能高的光催化剂。
16、2、本专利技术通过优化aznin2s4/bcevo4异质结的摩尔量，最佳光催化剂3znin2s4/cevo4异质结的光催化析氢速率可达15375 μmol⋅g-1h-1，其催化活性是单组分znin2s4( 816μmol⋅g-1h-1)或cevo4(154 μmol⋅g-1h-1)的 18.9 倍或100倍。光催化活性的增强主要归因于拓宽了光催化剂的光吸收范围，提高了光催化剂对太阳光的利用率，抑制了光生载流子的复合。
17、3、本专利技术的光催化剂可用于光催化分解水制氢。
18、4、本专利技术实现了高效率的光催化分解水制氢，具有很高的实用价值和应用前景。
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1.一种光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中：
3.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中：
4.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中：
5.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：
6.一种光催化剂，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的光催化剂，其特征在于：
9.采用如权利要求1-5任一所述的光催化剂的制备方法所制备的光催化剂或如权利要求6-8任一所述的光催化剂作为光催化分解水制氢的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，采用如权利要求1-5任一所述的光催化剂的制备方法所制备的光催化剂或如权利要求6-8任一所述的光催化剂作为光催化分解水制氢时，采用硫化钠和亚硫酸钠混合溶液作为牺牲剂。
【技术特征摘要】
1.一种光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中：
3.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中：
4.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中：
5.根据权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：
6.一种光催化剂，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈儆，卢灿忠，谢紫娱，谢奕明，
申请(专利权)人：厦门稀土材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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