【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化剂，具体涉及一种核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、新型纳米核壳结构催化剂体系的开发以及催化剂结构与性能之间的关系受到广泛关注，纳米核壳材料通过水热法等可控程度低的方法制备，阻碍了高性能催化材料潜在的大规模工业应用，需要更简单和更灵活的方法制备高性能催化剂。贵金属纳米材料由于在光照条件下具备表面等离子效应，在贵金属表面形成了局域电场，贵金属同时具有热电子，传导到半导体的导带中加速催化反应，从而有利于催化剂性能的提升。
2、现有技术中将亚纳米贵金属au颗粒嵌入cds中，利用贵金属的表面等离子共振效应产生的局域电场，加速了cds的产氢速率。但是贵金属的局域电场仅覆盖了硫化物的部分活性位点，在硫化物中点缀贵金属纳米颗粒虽然能够提升催化能力，但是并未达到催化能力的最大提升。通过制备纳米线@硫化物纳米核壳结构，可以充分利用贵金属表面形成的10nm内的局域电场，同时贵金属的热电子可传递至半导体中加速产氢性能。通过制备局域电场高覆盖、可调控纳米核壳结构来建立催化剂体系将是合理可行的，这对催化剂的工业应用至关重要。现有技术公开了一种在银纳米颗粒表面制备mos2纳米壳的方法，将二氧化硅载体表面的银薄膜在惰性气氛下高温裂解获得银纳米颗粒，将(nh4)2mos4浸涂到二氧化硅载体表面，通过热分解法制备得mos2薄膜。但该方法严重依赖载体的银纳米颗粒微形态，mos2纳米壳厚度不可控，催化效果有限。现有技术中公开了一种在cu2-xs量子点表面制备mos2纳米壳的方法，通过将mo(a
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的不足，主要针对现有技术中贵金属纳米颗粒在可见光照射后，会产生表面等离子体共振效应，贵金属纳米颗粒周围产生局域电场。贵金属与半导体形成异质结后，贵金属本身的热电子会转移到半导体中，进而影响半导体的光催化效率。然而贵金属的局域电场仅对其周边区域产生影响，贵金属与半导体结合后，局域电场仅覆盖了半导体的部分活性位点，产氢速率相对低，不适用于产氢光催化材料的大规模工业应用。本专利技术提供一种核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂及其制备方法和应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂，所述产氢光催化剂包括贵金属纳米线以及所述贵金属纳米线表面包覆的金属硫化物；
3、所述贵金属纳米线包括银纳米线、金纳米线或铂纳米线；
4、所述金属硫化物中的金属包括钼、钨、镉、锌中的一种或几种。
5、本专利技术第二方面提供一种核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
6、制备贵金属纳米线分散溶液；
7、将贵金属纳米线分散溶液中投入制备金属硫化物的原料，反应结束后，获取核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂。
8、本专利技术第三方面提供一种核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂在产氢中的应用。
9、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
10、本专利技术提供的一种核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂及其制备方法和应用，本专利技术通过贵金属纳米线的表面等离子共振效应提升硫化物的催化效率，贵金属纳米线与硫化物复合后的材料具有显著提高的催化性能。本专利技术采用溶胶凝胶法在agnw表面通过合成mos2、ws2、zn0.5cd0.5s纳米壳，形成了agnw@mos2、agnw@ws2、agnw@zn0.5cd0.5s核壳结构异质结，通过增强mos2、ws2、zn0.5cd0.5s纳米壳周围的局域电场，实现局域电场对硫化物活性位点的全面覆盖贵金属中的热电子传递到硫化物中，从而加速产氢速率。贵金属纳米线与硫化物形成核壳结构后，在光照后，硫化物中产生的局域电场达到入射光的2.33倍(agnw@mos2)、2.52倍(agnw@ws2)以及2.61倍(agnw@zn0.5cd0.5s)，与硫化物本身相比(mos2、ws2、zn0.5cd0.5s)，其产氢速率提升了609％(ag nw@mos2)、356％(agnw@ws2)以及1530％(agnw@zn0.5cd0.5s)。具体有益效果如下：
11、(1)溶胶凝胶法能够形成纳米核壳结构，并实现精确调控。agnw表面通过溶胶凝胶法合成了3～7nmmos2纳米壳、3～7nmws2纳米壳、9～17nmagnw@zn0.5cd0.5s纳米壳，形成了agnw@mos2、agnw@ws2、agnw@zn0.5cd0.5s核壳结构异质结。通过sem、te m微观照片观察，发现mos2、ws2、zn0.5cd0.5s纳米壳为均匀合成，稳定性高。mos2纳米壳周围的局域电场可以提高到入射光电场的233％，ws2纳米壳周围的局域电场可以提高到入射光电场的252％，zn0.5cd0.5s纳米壳周围的局域电场可以提高到入射光电场的280％。
12、(2)在光照条件下，agnw的热电子受到局域电场激发，并转移到mos2、ws2、zn0.5cd0.5s中还原h+成为h2，增强了光催化产氢速率。s2-和so32-在mos2、ws2、zn0.5cd0.5s的vb处吸收空穴发生氧化反应，生成s2o32-，增强了贵金属@半导体核壳结构的光催化产氢性能。
13、(3)纳米壳的厚度越薄，局域电场越强，光催化剂的产氢性能就越好。agnw与mos2、ws2、zn0.5cd0.5s形成核壳结构，并在光照下形成表面等离子体共振效应。通过减小mos2、ws2、zn0.5cd0.5s纳米壳的厚度，其产氢性能逐渐提高，agnw@mos2的产氢速率为13.4μmolh-1g-1，与mos2相比提升609％；agnw@ws2的产氢速率为151.6μmolh-1g-1，与ws2相比提升356％；agnw@zn0.5cd0.5s产氢性能相比zn0.5cd0.5s提升1560％，达到2720μmolh-1g-1。
14、(4)本专利技术制备纳米核壳材料相比方法具有可控的纳米壳厚度，通过不同配比的原材料实现，微观形貌均匀。本专利技术采用无水乙醇为溶剂，有效实现了局域电场高覆盖、可调控的纳米壳厚度。本专利技术制备的核壳结构具有高稳定性和可回收性，为催化剂大规模工业应用提供了新的思路。
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1.一种核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂，其特征在于，所述产氢光催化剂包括贵金属纳米线以及所述贵金属纳米线表面包覆的金属硫化物；
2.根据权利要求1所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂，其特征在于，所述贵金属纳米线与所述金属硫化物的质量比为1:9～9:1。
3.根据权利要求1所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂，其特征在于，所述贵金属纳米线的直径为10～30nm。
4.根据权利要求1所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂，其特征在于，所述贵金属纳米线表面包覆的金属硫化物是经溶胶凝胶法而制得的。
5.一种权利要求1～4任一项所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂的制备方法，其特征在于，所述贵金属纳米线分散溶液是将贵金属纳米线分散于无水乙醇中而获得的。
7.根据权利要求5所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备金属硫
8.根据权利要求所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂的制备方法，其特征在于，所述反应温度为35～45℃，反应时长为20～40min。
9.一种权利要求1～4任一项所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂在产氢中的应用。
10.根据权利要求9所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂在产氢中的应用，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂，其特征在于，所述产氢光催化剂包括贵金属纳米线以及所述贵金属纳米线表面包覆的金属硫化物；
2.根据权利要求1所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂，其特征在于，所述贵金属纳米线与所述金属硫化物的质量比为1:9～9:1。
3.根据权利要求1所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂，其特征在于，所述贵金属纳米线的直径为10～30nm。
4.根据权利要求1所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂，其特征在于，所述贵金属纳米线表面包覆的金属硫化物是经溶胶凝胶法而制得的。
5.一种权利要求1～4任一项所述的核壳结构的贵金属纳米线@硫化物产氢光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅辉，白沈威，刘红霞，潘龙凯，闫岳凯，张明刚，成来飞，张立同，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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