一种光催化制氢用MCS/ZCO复合光催化剂及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114749189A(43)申请公布日2022.07.15(21)申请号202210549406.X(22)申请日2022.05.20(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区滆湖路21号(72)发明人冯胜周赟戴晓军范鲁芳(74)专利代理机构常州市英诺创信专利代理事务所(普通合伙)32258专利代理师李楠(51)Int.Cl.B01J27/043(2006.01)C01B3/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种光催化制氢用MCS/ZCO复合光催化剂及其制备方法(57)摘要本发明属于光催化剂和材料制备技术领域，具体涉及一种光催化制氢用MCS/ZCO复合光催化剂及其制备方法。所述复合光催化剂为ZCO表面原位沉积负载MCS形成的p‑n异质结，ZCO是通过氨水沉淀法获得的三维正方体结构。本发明利用三维正方体ZCO和不规则MCS颗粒构建异质结，一方面防止MCS纳米粒子的团聚，另一方面有效地提高了材料的光催化产氢性能。由于费米能级平衡，两种材料的能带弯曲构建了p‑n异质结，刺激了光生电子的转移。均匀分散的p‑n异质结结构有效地抑制了光诱导电荷的复合，保留了更强的氧化还原电荷。CN114749189ACN114749189A权利要求书1/1页1.一种MCS/ZCO复合光催化剂，其特征在于，所述复合光催化剂为ZCO表面原位沉积负载MCS形成的p‑n异质结，ZCO是通过氨水沉淀法获得的三维正方体结构。2.如权利要求1所述的MCS/ZCO复合光催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)ZCO的制备：将Co(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O溶于乙醇中，搅拌至完全溶解，用氨水调节溶液的pH值为碱性后，进行溶剂热反应，反应结束后冷却，离心，洗涤，干燥，得到ZCO；(2)MCS/ZCO复合光催化剂的制备：将Mn(CH3COO)2·4H2O、Cd(CH3COO)2·2H2O和硫代乙酰胺加入到蒸馏水中，搅拌至完全溶解，然后加入ZCO的水分散液，搅拌至混合均匀后水热反应，反应结束后冷却，离心，洗涤，干燥，得到MCS/ZCO复合光催化剂。3.根据权利要求2所述的MCS/ZCO复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，Co(NO3)2·6H2O、Zn(NO3)2·6H2O的摩尔比为1：1。4.根据权利要求2所述的MCS/ZCO复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的pH调节为9。5.根据权利要求2所述的MCS/ZCO复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述溶剂热反应的条件为：在180℃下反应20h。6.根据权利要求2所述的MCS/ZCO复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，Mn(CH3COO)2·4H2O、Cd(CH3COO)2·2H2O和硫代乙酰胺摩尔比为1:1:6。7.根据权利要求2所述的MCS/ZCO复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，Mn(CH3COO)2·4H2O与ZCO质量比为0.245:0.025‑0.1。8.根据权利要求2所述的MCS/ZCO复合光催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述水热反应的条件为：在180℃下反应24h。2CN114749189A说明书1/4页一种光催化制氢用MCS/ZCO复合光催化剂及其制备方法技术领域[0001]本发明属于光催化剂和材料制备技术领域，具体涉及一种光催化制氢用MCS/ZCO复合光催化剂及其制备方法。背景技术[0002]快速的人口增长和工业化都导致了化石燃料的短缺。此外，随着社会对全球变暖的认识日益增强，可持续能源的生产正发挥着越来越重要的作用。氢是一种清洁、可持续的能源，在低碳经济体系中发挥着重要作用。在过去的几十年里，氢气在各个领域的广泛应用引起了全世界的关注。[0003]氢气可以通过各种技术来生产，如热化学、光催化、电解等。其中水分解产氢作为一种有前景的可持续发展途径引起了人们的关注。各种光催化剂包括硫化物、氮化物、氧化物、氢氧化物、和硼化物，已经被设计出来通过分解水将太阳能转化为氢气。其中应用较广的是金属硫化物、金属氧化物等。[0004]ZnCo2O4(ZCO)具有窄带隙能量和良好的光催化活性，具有较好的产氢效果。然而，由于光激发电子‑空穴对的分离率低，量子产率低，对它的改性尤为重要。Mn0.43Cd0.57S(MCS)由于宽的太阳响应和合适的带边位置，已经显示出良好的产氢性能。但是MCS具有相对较低的光催化析氢活性，并且由于光生电子‑空穴对的快速复合，易被光腐蚀，MCS的析氢速率较低。发明内容[0005]针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种MCS/ZCO复合光催化剂及其制备方法。在本发明