【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制氢催化剂，特别涉及一种双金属硫化物基光催化剂、制备方法及其在制氢耦合塑料降解方面的应用。
技术介绍
1、塑料污染问题已经成为全球性挑战。全球每年塑料垃圾总量超过5210万吨，其中仅有9％得到材料化回收利用，19％被焚烧，约50％被填埋，剩余22％被弃置在无人管理的垃圾场、露天燃烧或泄露到环境中。化学循环是废塑料回收利用的重要技术路线，对构建塑料污染治理体系和能源资源安全保障具有重要意义。太阳能光催化水分解制氢被认为是解决能源危机和环境问题的重要途径之一。然而，水氧化动力学缓慢已成为制约光催化制氢效率的重要因素之一。寻找与水还原制氢耦合的氧化半反应更符合可持续发展的理念。塑料含有丰富的基团，具有氧化性，具备参与氧化半反应的条件，若能对废弃塑料进行升级回收耦合制氢不仅可以解决环境污染问题，还能“变废为宝”实现资源化利用。
2、设计高性能光催化剂是将光解水制氢耦合氧化降解废塑料的关键。双金属硫化物固溶体cd1-xznxs是一种非常理想的新型半导体光催化剂，兼有硫化锌(zns)和硫化镉(cds)的优点，同时具有多种晶体结构、带隙可调控、优良的可见光响应能力以及化学稳定性，在光催化领域有广泛应用。然而单一相cd1-xznxs固溶体中光生电子和空穴的快速复合限制了它的光催化效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种双金属硫化物基光催化剂，该催化剂具有优异的光催化水分解制氢耦合塑料降解的性能。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是
3、一种双金属硫化物基光催化剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
4、s1、cd1-xznxs纳米片的制备：
5、取l-半胱氨酸和硝酸锌，在二乙烯三胺(deta)水溶液中室温下搅拌充分，将混合溶液倒入聚四氟乙烯反应釜封装，在鼓风干燥箱中150℃±10℃下恒温反应4h-6h；
6、反应结束后的合成产物分别用水和乙醇多次离心洗涤，60℃±5℃干燥收集，将得到的粉末溶解于deta水溶液中，持续搅拌下加入氯化镉，使其分散均匀然后将混合溶液倒入聚四氟乙烯反应釜封装，在鼓风干燥箱中180℃±10℃恒温反应5h-7h，反应结束后的合成产物收集洗涤多次后干燥得到cd1-xznxs纳米片，控制原料的比例使0.5≤x≤0.75；
7、s2、feco-ldh的制备：
8、将(nh4)2fe(so4)2·6h2o、co(no3)2·6h2o、co(nh2)2和nh4f溶解在适量水中，持续搅拌30分钟以上使其混合均匀；将混合溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压釜中在120℃±5℃下恒温反应7h-8h，反应结束后冷却至室温，用去离子水和无水乙醇分别离心洗涤至少三次收集样品，最后将其置于80℃±5℃的真空烘箱中干燥过夜得到样品feco-ldh；
9、s3、feco-ldh/cd1-xznxs复合光催化材料的制备：
10、将feco-ldh和cd1-xznxs以1-7：100的质量比混合，在适量无水乙醇中超声分散2-3h，然后水浴蒸干，蒸干后得到双金属硫化物基光催化剂。
11、构建异质结构、表面敏化或掺杂都是改善其光催化性能的常用策略。其中，构建异质结是增强界面电荷分离的理想方法。双金属氢氧化物(layered double hydroxide，ldh)作为一种新型的半导体材料，具有较大的比表面积、优异的导电性能、丰富的活性位点以及良好的稳定性，在光催化有机污染物降解、光解水产氢、光催化co2还原等各种光催化应用方向都显现出卓越的性能。因此，本专利技术采用层状水滑石feco-ldh修饰cd1-xznxs，构筑feco-ldh/cd1-xznxs复合光催化剂来调控材料的能带结构，以拓宽光谱响应范围，实现光催化水分解制氢耦合塑料降解性能的提高。
12、本专利技术以feco-ldh为助催化剂，通过浸渍法构筑了feco-ldh/cd1-xznxs复合催化剂，进行光催化制氢耦合pet塑料降解性能研究。结果表明，5％ldh/cd0.5zn0.5s展现出优异的析氢速率，3.67mmol·g-1·h-1，这是由于5％ldh/cd0.5zn0.5s在电荷分离和光吸收方面有着优异的协同作用。利用核磁共振氢谱图分析了光催化氧化塑料产物，经碱液处理的pet完全转化为乙酸盐和少量甲醇。根据紫外、瞬态荧光光谱和电化学结果，证明适量feco-ldh的引入显著促进了电子-空穴的分离，从而提高了光催化活性。进一步对ldh/cd0.5zn0.5s光催化产氢耦合塑料降解的机理进行推测，cd0.5zn0.5s催化剂表面价带的空穴将pet氧化为有机小分子化合物，feco-ldh导带的电子将h2o还原为h2。
13、作为优选，s3中feco-ldh和cd1-xznxs的质量比为5-7：100。feco-ldh和cd1-xznxs的最佳质量比为5：100。
14、作为优选，s1，与l-半胱氨酸和硝酸锌混合的deta水溶液中，deta与h2o的体积比为4:1；将得到的粉末溶解的deta水溶液中，deta与h2o的体积比为2:1。
15、作为优选，在cd1-xznxs制备中，当x＝0.5时，l-半胱氨酸、硝酸锌和氯化镉的用量比分别为6mmol：6mmol：0.6mmol；当x＝0.75时，l-半胱氨酸、硝酸锌和氯化镉的用量比分别为6mmol：6mmol：0.3mmol。
16、作为优选，s2中，(nh4)2fe(so4)2·6h2o、co(no3)2·6h2o、co(nh2)2和nh4f的用量比是1.2mol：2.4mol：4.8mol：4.8mol。
17、作为优选，cd1-xznxs中的x为0.5，feco-ldh和cd1-xznxs的质量比为5：100。
18、一种本专利技术所述的制备方法制得的双金属硫化物基光催化剂。
19、一种本专利技术所述的双金属硫化物基光催化剂在制氢耦合塑料降解方面的应用。
20、作为优选，在密封环境下，将30～50mg催化剂分散于70ml浓度为0.025wt％～0.035wt％的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)碱性溶液进行反应，反应温度维持在5℃。
21、本专利技术的有益效果是：
22、1、经不同cd/zn比例的cd1-xznxs产氢性能比较，其中cd0.5zn0.5s制氢性能最佳，为1.61mmol·g-1·h-1；
23、2、本专利技术制得的feco-ldh/cd0.5zn0.5s纳米复合催化剂，feco-ldh与cd0.5zn0.5s之间紧密接触形成了异质结，zn、cd、s、fe、co和o元素在异质结构中均匀分布；与纯cd0.5zn0.5s和feco-ldh相比，5％ldh/cd0.5zn0.5s的相应峰位置发生了不同程度的移动，表明cd0.5zn0.5s和feco-ldh界面处有很强的电子相互作用；
24、3、feco-ldh、cd0.5zn0.5s和5％本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双金属硫化物基光催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S3中FeCo-LDH和Cd1-xZnxS的质量比为5-7：100。FeCo-LDH和Cd1-xZnxS的最佳质量比为5：100。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S1，与L-半胱氨酸和硝酸锌混合的DETA水溶液中，DETA与 H2O 的体积比为4:1；将得到的粉末溶解的DETA水溶液中，DETA与H2O 的体积比为2:1。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在Cd1-xZnxS制备中，当x=0.5时，L-半胱氨酸、硝酸锌和氯化镉的用量比分别为6 mmol：6 mmol：0.6 mmol；
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S2中，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Co(NH2)2和NH4F的用量比是1.2 mol：2.4 mol：4.8 mol：4.8 mol。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：Cd1-xZnx
7.一种根据权利要求1所述的制备方法制得的双金属硫化物基光催化剂。
8.一种权利要求7所述的双金属硫化物基光催化剂在制氢耦合塑料降解方面的应用。
9. 根据权利要求8所述的应用，其特征在于：在密封环境下，将30~50 mg催化剂分散于70 ml浓度为0.025 wt%~0.035 wt%的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）碱性溶液进行反应，反应温度维持在5 ℃。
...【技术特征摘要】
1.一种双金属硫化物基光催化剂的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：s3中feco-ldh和cd1-xznxs的质量比为5-7：100。feco-ldh和cd1-xznxs的最佳质量比为5：100。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：s1，与l-半胱氨酸和硝酸锌混合的deta水溶液中，deta与 h2o 的体积比为4:1；将得到的粉末溶解的deta水溶液中，deta与h2o 的体积比为2:1。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在cd1-xznxs制备中，当x=0.5时，l-半胱氨酸、硝酸锌和氯化镉的用量比分别为6 mmol：6 mmol：0.6 mmol；
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：王红梅，顾琪琪，郭丽萍，连媛，程时进，陆筑凤，
申请(专利权)人：嘉兴大学，
类型：发明
国别省市：
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