一种有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂及其制备方法和应用。所述的贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂，贵金属负载于CdS光催化剂表面，Cr2O3呈薄层状负载于贵金属/CdS光催化剂的表面，Cr2O3薄层的厚度约为4～5nm。其制备方法包括贵金属纳米胶体的制备、以及CdS光催化剂表面负载的助催化剂的改性等2个步骤，最终得一种有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂。本发明专利技术的有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂可大幅提高CdS光催化剂分解水制氢活性，另外本发明专利技术的制备方法简单易行、不需要复杂昂贵的设备、合成条件温和，有利于大规模推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源开发
中的光催化技术，具体涉及一种有贵金属和Cr2O3 复合负载的CdS光催化剂的制备方法及其在光催化分解水制氢方面的应用。
技术介绍
光催化分解水生成氢气的过程可看作是发生于半导体催化剂表面的一个催化还原反应。研究中人们发现在催化剂表面镀上一些贵金属或金属氧化物(如Pt，Pd, Au, Rh, Ru和NiO)可大幅提高光催化剂的光催化活性，这类贵金属和金属氧化物被称为光催化助催化剂(cocatalyst)。然而相对于新型光催化剂的研制探索而言，新型光催化助催化剂的研究尚未得到广泛重视，这方面的研究也少有报道。负载光催化助催化剂(如Pt和1 等)是提高光催化剂活性的一种重要技术手段。 然而常规光催化助催化剂的负载方法，光还原沉积法和热分解沉积法，需要对催化剂进行预处理，使用时比较复杂，其中热分解沉积技术还需要进行300 600°C的高温处理，这会严重限制含硫和含氮等具备高活性但高温下不太稳定的光催化剂的使用。本专利技术利用化学还原方法成功制备出一种以贵金属钯和氧化铬复合负载为代表的氧化铬复合光催化助催化剂。实验结果表明，利用化学还原方法制备氧化铬基复合光催化助催化剂简洁有效，并且勿需对光催化剂进行预处理就可大幅提高催化剂的光催化活性。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是为了解决现有技术中CdS催化剂光催化分解水制氢活性较低的问题，提供一种有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂的制备方法。本专利技术的目的之二在于提供一种上述的有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂在光催化分解水制氢方面的应用方法。本专利技术的技术方案一种有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂，包括如下步骤 (1)、贵金属纳米微粒的制备贵金属氯盐或硝酸盐的水溶液以及硝酸铬水溶液加入容器中，搅拌10 30min，得到贵金属离子和Cr离子的混合溶液1，其中贵金属离子和Cr离子的质量比，即贵金属离子 Cr离子为1:0. 02 1 ；所述的贵金属为Pd、Pt、Ru、Au或Ag中的一种或几种的混合物； 称取PVP (聚乙烯基吡咯烷酮)放置于水中，形成10g/L的PVP溶液，在不间断搅拌状态下，将PVP溶液滴加入上述制备的贵金属离子和Cr离子的混合溶液1，得贵金属离子和Cr 离子的混合溶液2 ；其中PVP溶液的滴加量按与混合溶液1的体积比即PVP溶液混合溶液1为0. 1 1 310 ；再称取NaBH4放置于水中形成0. 1 0. 2 mol/L的NaBH4水溶液，按体积比即NaBH4水溶液贵金属离子和Cr离子的混合溶液2为1 IOml 100ml，将NaBH4水溶液滴加入贵金属离子和Cr离子的混合溶液2中，继续搅拌10 30min得到贵金属纳米胶体； (2)、催化剂表面的助催化剂负载改性将CdS光催化剂加入步骤(1)所得的金属纳米胶体中，其加入比例按CdS光催化剂与贵金属纳米胶体的质量比即CdS光催化剂贵金属纳米胶体为1000 1 10，然后加入氨水调节溶液PH至7 9，进行超声吸附10 30min，将悬浊液过滤、洗涤、60°C烘干、研磨 10 30min，最终得到黄色的有助催化剂贵金属和氧化铬复合负载的CdS光催化剂。本专利技术所得的一种有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂，贵金属负载于CdS 光催化剂表面，Cr2O3呈薄层状负载于贵金属/CdS光催化剂的表面，所负载的贵金属助催化剂粒径大小在1 IOnm之间，Cr2O3薄层的厚度约为4 5nm。本专利技术所得的有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂可用于光催化分解水制Μ,ο本专利技术的有益效果本专利技术的有贵金属和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂，相对于传统的CdS光催化剂而言，由于有贵金属和氧化铬助催化剂的复合负载，使得CdS光催化剂对溶液中的氢离子或氢氧根离子的吸附性有所提高，将其应用于光催化分解水制氢中，可以大幅提高CdS光催化剂在光催化分解水制氢活性。另外，其制备方法简单易行、不需要复杂昂贵的设备、合成条件温和，有利于大规模的推广。附图说明图la、没有铬离子参与所制备的Pd溶胶纳米颗粒的TEM电镜分析lb、有铬离子参与时所制备的Pd溶胶纳米颗粒的TEM电镜分析图图加、没有铬离子参与所制备的Pd溶胶纳米颗粒的粒径分布2b、有铬离子参与时所制备的Pd溶胶纳米颗粒的粒径分布3a、Pd溶胶纳米颗粒负载于CdS光催化剂表面前后的吸光曲线的变化图北、Pd溶胶纳米颗粒负载于CdS光催化剂表面前后的溶胶颜色的变化图如、有助催化剂Pd负载的CdS光催化剂的透射电镜分析。图4b、有助催化剂Pd-Cr2O3负载的CdS光催化剂的透射电镜分析图5、不同助催化剂负载对CdS光催化活性的影响，图中a为0. 4wt%Pd和0. lwt% Cr2O3, b为单独的Cr2O3，c为0. 4wt%Pd和d为没有助催化剂。具体实施例方式下面通过选取贵金属钯(Pd)和Cr2O3复合负载的实施例对本专利技术进一步阐述，但是并不限制本专利技术在其他贵金属或多种贵金属混合和Cr2O3复合负载于CdS光催化剂及其制备方法和应用。实施例1有贵金属钯(Pd)和Cr2O3复合负载的CdS光催化剂的制备方法，包括如下步骤(1)、贵金属Pd纳米颗粒的制备称取pH为2、浓度为lg/L的氯化钯水溶液^iil，以及浓度为lg/L的硝酸铬水溶液0. 5ml 于IOml烧杯中，搅拌lOmin，得到Pd离子和Cr离子的混合溶液1 ；在不间断搅拌状态下，将浓度为10g/L的PVP溶液Iml滴加入上述制备的Pd离子和 Cr离子的混合溶液1，得到Pd离子和Cr离子的混合溶液2，加水使混合溶液2的体积达到 IOmL ；再称取0. 03783g NaBH4放置于IOml水中形成NaBH4水溶液，取0. 6ml NaBH4水溶液滴加入Pd离子和Cr离子的混合溶液2中，继续搅拌30min得到深褐色的金属纳米胶体；(2)、催化剂表面的助催化剂负载改性取0. 5g CdS光催化剂，加入步骤(1)制备的Pd的金属纳米胶体中，加入氨水调节溶液 PH至8，并进行超声吸附30min，将悬浊液过滤、洗涤、60°C烘干、研磨30min，最终得到有贵金属Pd-Cr2O3复合负载的CdS光催化剂。对照实施例1有贵金属钯(Pd)负载的CdS光催化剂的制备方法，包括如下步骤(1)、贵金属Pd纳米颗粒的制备称取PH为2、浓度为lg/L的氯化钯水溶液2ml于IOml烧杯中，搅拌lOmin，得到Pd离子溶液1 ；在不间断搅拌状态下，将浓度为10g/L的PVP溶液Iml滴加入上述制备的Pd离子溶液 1，得到Pd离子溶液2，加水使溶液2的体积达到IOmL ；再称取0. 03783g NaBH4放置于IOml水中形成NaBH4水溶液，取0. 6ml NaBH4水溶液滴加入Pd离子溶液2中，继续搅拌30min得到深褐色的金属纳米胶体；(2)、催化剂表面负载改性取0. 5g CdS光催化剂，加入步骤(1)制备的金属纳米胶体中，加入氨水调节溶液pH至 8，并进行超声吸附30min，将悬浊液过滤、洗涤、60°C烘干、研磨30min，最终得到有贵金属 Pd负载的CdS光催化剂。对照实施例2助催化剂Cr2O3负载的CdS光催化剂的制备方法，包括如下步骤(1)、金属纳米颗粒的制备称取浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种有贵金属和Ｃｒ２Ｏ３复合负载的ＣｄＳ光催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（１）、贵金属纳米微粒的制备将贵金属氯盐或硝酸盐水溶液以及硝酸铬水溶液加入容器中，搅拌１０～３０ｍｉｎ，得到贵金属离子和Ｃｒ离子的混合溶液１；所述的贵金属为Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｕ或Ａｇ中的一种或几种的混合物；其中贵金属离子和Ｃｒ离子的质量比，即贵金属离子：Ｃｒ离子为１：０．０２～１；称取ＰＶＰ放置于水中，形成１０ｇ／Ｌ的ＰＶＰ溶液，在不间断搅拌状态下，将所得的ＰＶＰ溶液滴加入上述制备的贵金属离子和Ｃｒ离子的混合溶液１，得贵金属离子和Ｃｒ离子的混合溶液２；其中ＰＶＰ溶液的滴加量按与混合溶液１的体积比，即ＰＶＰ溶液：混合溶液１为０．１～１：１０；再称取ＮａＢＨ４放置于水中形成０．１～０．２ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＢＨ４水溶液，按体积比即ＮａＢＨ４水溶液：贵金属离子和Ｃｒ离子的混合溶液２为１～１０ｍｌ　：　１００ｍｌ，将ＮａＢＨ４水溶液滴加入贵金属离子和Ｃｒ离子的混合溶液２中，继续搅拌１０～３０ｍｉｎ得到贵金属纳米胶体；、催化剂表面的助催化剂负载改性将ＣｄＳ光催化剂加入步骤（１）所得的贵金属纳米胶体中，其加入比例按ＣｄＳ光催化剂与贵金属纳米胶体的质量比即ＣｄＳ光催化剂：贵金属纳米胶体为１０００：１～１０，然后加入氨水调节溶液ｐＨ至７～９，进行超声吸附１０～３０ｍｉｎ，将悬浊液过滤、洗涤、６０℃烘干、研磨１０～３０ｍｉｎ，最终得到黄色的有助催化剂贵金属和Ｃｒ２Ｏ３复合负载的ＣｄＳ光催化剂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚伟峰，宋秀兰，吴一平，徐群杰，周笑绿，吴强，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：31