專利名稱：CdS/In₂S₃/CoS復(fù)合光催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光催化材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，各國(guó)對(duì)能源問題和環(huán)境問題都給予了高度關(guān)注。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類對(duì)不可再生資源的需求日益增大，化石燃料已經(jīng)不能滿足人們對(duì)能源的需求。 人類對(duì)自然的過度開發(fā)，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和環(huán)境破壞，同時(shí)燃燒化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳等溫室氣體造成的“溫室效應(yīng)”也日益嚴(yán)重，開發(fā)潔凈、高效的新能源已經(jīng)迫在眉睫、 刻不容緩。因此開發(fā)新的可再生清潔能源，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。H2燃燒值高、無毒無臭、產(chǎn)物對(duì)環(huán)境友好，是可再生能源。H2可直接做燃料電池的燃料，為電動(dòng)車提供動(dòng)力，也可將氫能轉(zhuǎn)化為電能，為用電器供電，是十分有應(yīng)用前景的新能源，已被普遍認(rèn)為是最有希望替代現(xiàn)有化石能源的綠色能源。因此，把太陽能轉(zhuǎn)化為氫能，發(fā)展高效、低成本的太陽能規(guī)模化制氫技術(shù)具有重大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。1972年日本科學(xué)家Fujishima課題組首次發(fā)現(xiàn)在紫外光輻照下，TiO2可以在常溫下將H2O分解為H2和02，自此利用太陽能通過光催化的方法分解水的報(bào)道逐漸增多。目前， 利用光分解H2O制氫的催化劑存在催化活性低、在可見光下產(chǎn)氫率低的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有利用光分解H2O制氫的催化劑活性低、在可見光下產(chǎn)氫率低的問題，提供CdS/In2S3/CoS復(fù)合光催化劑及其制備方法。本發(fā)明CdS/In2S3/CoS 復(fù)合光催化劑是由 Cd(Ac)2 · 2H20、Co(Ac)2 · 4H20、 InCl3 · 4H20和硫代乙酰胺制成；其中Cd(Ac)2 · 2H20與InCl3 · 4H20的摩爾比為3 0. 1 1，Cd(Ac)2 · 2H20 與 Co (Ac)2 · 4H20 的摩爾比為 3 0. 01 1，Cd(Ac)2 · 2H20 與硫代乙酰胺的摩爾比為1 3 12。本發(fā)明CdS/In2S3/CoS復(fù)合光催化劑的制備方法，按以下步驟進(jìn)行一、將 Cd (Ac) 2 · 2H20、Co (Ac) 2 · 4H20、InCl3 · 4H20和硫代乙酰胺加入到丙酮或無水乙醇中，形成混合物；二、將步驟一所得混和物密封后放入超聲反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)超聲頻率為10 40KHz，在 40 80°C下反應(yīng)0. 5 證；三、將步驟二反應(yīng)得到的產(chǎn)物冷卻至室溫，再用無水乙醇洗滌 2 5次，然后在烘箱中于50°C干燥0. 5 5h，即得CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑；其中步驟一中 Cd(Ac)2 ·2Η20 與 InCl3 ·4Η20 的摩爾比為 3 0. 1 l,Cd(Ac)2 ·2Η20 與 Co(Ac)2 ·4Η20 的摩爾比為3 0.01 1，Cd(Ac)2CH2O與硫代乙酰胺的摩爾比為1 3 12 ；步驟一中 Cd(Ac)2 · 2H20、Co (Ac)2 · 4H20、InCl3 · 4Η20和硫代乙酰胺的總質(zhì)量與丙酮或無水乙醇的體積比為1 3g 10 20mL。本發(fā)明的CdS/In2S3/CoS復(fù)合光催化劑的粒子粒徑約為500nm，且由很多粒徑為 10 20nm的小粒子自組裝而成，其產(chǎn)氫速率可達(dá)2 4mmol/h ；本發(fā)明方法的原料價(jià)格低、反應(yīng)溫度低、反應(yīng)壓力小、裝置簡(jiǎn)易，且操作簡(jiǎn)單。所制備的復(fù)合光催化劑的產(chǎn)氫速率高，催化劑活性好，無需負(fù)載貴金屬，且制得的復(fù)合光催化劑粉體顆粒均勻、純度高。


圖1為具體實(shí)施方式
二十八制備的復(fù)合光催化劑的X射線衍射圖譜；圖2為具體實(shí)施方式
二十八制備的復(fù)合光催化劑的SEM照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式CdSAn2S3/CoS復(fù)合光催化劑是由Cd(Ac)2 · 2H20、 Co (Ac)2 MH2OUnCl3 ·4Η20和硫代乙酰胺制成；其中Cd(Ac)2 ·2Η20與InCl3 ·4Η20的摩爾比為 3 0. 1 1，Cd(Ac)2 · 2Η20 與 Co(Ac)2 ·4Η20 的摩爾比為 3 0. 01 1，Cd(Ac)2 · 2Η20 與硫代乙酰胺的摩爾比為1 3 12。本實(shí)施方式的CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑的粒子粒徑約為500nm，且由很多粒徑為10 20nm的小粒子自組裝而成，其產(chǎn)氫速率可達(dá)2 4mmol/h。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是=Cd(Ac)2 · 2H20與 Μα3·4Η20的摩爾比為3 0.1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是=Cd(Ac)2 · 2Η20與 Μ: 3·4Η20的摩爾比為3 1。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是=Cd(Ac)2 · 2Η20與 Μα3·4Η20的摩爾比為3 0.3 0.8。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是=Cd(Ac)2 · 2Η20與 Μα3·4Η20的摩爾比為3 0.5。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是 〇(1(六(3)2*2!120與&)仏(3)2*4!120的摩爾比為3 0.01。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是 Cd (Ac)2CH2O與Co (Ac)2 ·4Η20的摩爾比為3 1。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是 Cd(Ac)2 · 2Η20與Co(Ac)2 · 4Η20的摩爾比為3 0. 1 0. 8。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是 Cd(Ac)2 · 2Η20與Co(Ac)2 · 4Η20的摩爾比為3 0. 3 0. 7。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是 Cd(Ac)2 · 2Η20與Co(Ac)2 · 4Η20的摩爾比為3 0.5。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十之一不同的是Cd(Ac)2 ·2Η20與硫代乙酰胺的摩爾比為1 3。其它與具體實(shí)施方式
一至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十之一不同的是 Cd(Ac)2 ·2Η20與硫代乙酰胺的摩爾比為1 12。其它與具體實(shí)施方式
一至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十之一不同的是 Cd(Ac)2 ·3120與硫代乙酰胺的摩爾比為1 5 10。其它與具體實(shí)施方式
一至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十之一不同的是 Cd(Ac)2 UH2O與硫代乙酰胺的摩爾比為1 8。其它與具體實(shí)施方式
一至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑的制備方法，按以下步驟進(jìn)行一、將Cd(Ac)2 · 2H20、Co (Ac)2 · 4H20、InCl3 · 4H20和硫代乙酰胺加入到丙酮或無水乙醇中，形成混合物；二、將步驟一所得混和物密封后放入超聲反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)超聲頻率為10 40KHz，在40 80°C下反應(yīng)0. 5 證；三、將步驟二反應(yīng)得到的產(chǎn)物冷卻至室溫，再用無水乙醇洗滌2 5次，然后在烘箱中于50°C干燥0. 5 5h，即得CdS/In2S3/ CoS復(fù)合光催化劑；其中步驟一中Cd(Ac)2 · 2H20與InCl3 · 4H20的摩爾比為3 0. 1 1， Cd(Ac)2 · 2H20 與 Co (Ac)2 · 4H20 的摩爾比為 3 0. 01 1，Cd(Ac)2 · 2H20 與硫代乙酰胺的摩爾比為 1 3 12 ；步驟一中 Cd(Ac)2 · 2H20、Co (Ac)2 · 4H20、InCl3 · 4H20 和硫代乙酰胺的總質(zhì)量與丙酮或無水乙醇的體積比為1 3g 10 20mL。本實(shí)施方式所使用的丙酮和無水乙醇為市場(chǎng)銷售的分析純化學(xué)試劑。本實(shí)施方式方法的原料價(jià)格低、反應(yīng)溫度低、反應(yīng)壓力小、裝置簡(jiǎn)易，且操作簡(jiǎn)單。 所制備的復(fù)合光催化劑的產(chǎn)氫速率高，催化劑活性好，無需負(fù)載貴金屬，且制得的復(fù)合光催化劑粉體顆粒均勻、純度高。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五不同的是步驟一中將 Cd(Ac)2 · 2H20、Co (Ac)2 · 4H20、InCl3 · 4H20和硫代乙酰胺加入到8 17mL的丙酮或無水乙醇中溶解。其它與具體實(shí)施方式
十五相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五不同的是步驟一中將 Cd(Ac)2 · 2H20、Co (Ac)2 · 4H20、InCl3 · 4H20和硫代乙酰胺加入到12mL的丙酮或無水乙醇中溶解。其它與具體實(shí)施方式
十五相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至十七之一不同的是步驟一中Cd(Ac)2 · 2H20、Co (Ac)2 · 4H20、InCl3 · 4H20和硫代乙酰胺的總質(zhì)量與丙酮或無水乙醇的體積比為2g 15mL。其它與具體實(shí)施方式
十五至十七之一相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至十八之一不同的是步驟二中調(diào)節(jié)超聲頻率為40KHz。其它與具體實(shí)施方式
十五至十八之一相同。
具體實(shí)施方式
二十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至十八之一不同的是步驟二中調(diào)節(jié)超聲頻率為20KHz。其它與具體實(shí)施方式
十五至十八之一相同。
具體實(shí)施方式
二十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至二十之一不同的是步驟二中在40°C下反應(yīng)。其它與具體實(shí)施方式
十五至二十之一相同。
具體實(shí)施方式
二十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至二十之一不同的是步驟二中在80°C下反應(yīng)。其它與具體實(shí)施方式
十五至二十之一相同。
具體實(shí)施方式
二十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至二十之一不同的是步驟二中在50°C下反應(yīng)。其它與具體實(shí)施方式
十五至二十之一相同。
具體實(shí)施方式
二十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至二十三之一不同的是 步驟二中反應(yīng)lh。其它與具體實(shí)施方式
十五至二十三之一相同。
具體實(shí)施方式
二十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至二十三之一不同的是 步驟二中反應(yīng)2 4h。其它與具體實(shí)施方式
十五至二十三之一相同。
具體實(shí)施方式
二十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至二十五之一不同的是 步驟三中在烘箱中于50°C干燥lh。其它與具體實(shí)施方式
十五至二十五之一相同。
具體實(shí)施方式
二十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十五至二十五之一不同的是 步驟三中在烘箱中于50°C干燥2 4h。其它與具體實(shí)施方式
十五至二十五之一相同。
具體實(shí)施方式
二十八本實(shí)施方式CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑的制備方法，按以下步驟進(jìn)行一、將 3mmol 的 Cd (Ac) 2 · 2H20、0. 05mmol 的 Co (Ac) 2 · 4H20、0. 05mmol 的 InCl3 ·4Η20和6. 2mmol硫代乙酰胺加入到IOmL的丙酮中，形成混合物；二、將步驟一所得混和物密封后放入超聲反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)超聲頻率為40KHz，在50°C下反應(yīng)Ih ；三、將步驟二反應(yīng)得到的產(chǎn)物冷卻至室溫，再用無水乙醇洗滌3次，然后在烘箱中于50°C干燥4h，即得CdS/ In2S3/CoS復(fù)合光催化劑本實(shí)施方式制備的復(fù)合光催化劑的X射線衍射圖譜如圖1所示，圖中a表示CoS 含量為Ommol的復(fù)合光催化劑粉體的X射線衍射圖譜，b表示CoS含量為0. 05mmol的復(fù)合光催化劑粉體的X射線衍射圖譜，c表示CoS含量為0. Immol的復(fù)合光催化劑粉體的X射線衍射圖譜。本實(shí)施方式制備的復(fù)合光催化劑的SEM照片如圖2所示，由圖2可以看出，CdS/ In2S3/CoS復(fù)合光催化劑的粒子粒徑為500nm左右，且復(fù)合光催化劑粉體顆粒均勻、純度高。 其產(chǎn)氫速率可達(dá)3mmol/h。
權(quán)利要求
1.CdS/In2S3/CoS復(fù)合光催化劑，其特征在于CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑是由 Cd (Ac) 2 · 2H20、Co (Ac) 2 · 4H20、InCl3 · 4H20 和硫代乙酰胺制成；其中 Cd (Ac) 2 · 2H20 與 LCl3 ·4Η20的摩爾比為3 0.1 1丄(1仏(；)2*2!120與(0仏(；)2*4!120的摩爾比為3 0.01 1，Cd(Ac)2 · 2Η20與硫代乙酰胺的摩爾比為1 3 12。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑，其特征在于Cd(Ac)2·2Η20與 hCl3 · 4Η20的摩爾比為3 0.3 0.8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑，其特征在于Cd(Ac)2·2Η20與 Co(Ac)2 · 4Η20 的摩爾比為 3 0.1 0.8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑，其特征在于Cd(Ac)2·2Η20與硫代乙酰胺的摩爾比為1 5 10。
5.權(quán)利要求1所述的CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑的制備方法，按以下步驟進(jìn)行一、 將Cd(Ac)2 ·2Η20、Co (Ac)2 ·4Η20,Ιη013·4Η20和硫代乙酰胺加入到丙酮或無水乙醇中，形成混合物；二、將步驟一所得混和物密封后放入超聲反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)超聲頻率為10 40ΚΗζ， 在40 80°C下反應(yīng)0. 5 證；三、將步驟二反應(yīng)得到的產(chǎn)物冷卻至室溫，再用無水乙醇洗滌2 5次，然后在烘箱中于50°C干燥0. 5 5h，即得CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑； 其中步驟一中 Cd(Ac)2 · 2H20 與 InCl3 · 4H20 的摩爾比為 3 0. 1 1，Cd(Ac)2 · 2H20 與 Co(Ac)2 ·4Η20的摩爾比為3 0.01 1，Cd(Ac)2 ·2Η20與硫代乙酰胺的摩爾比為1 3 12 ；步驟一中Cd(Ac)2 · 2H20、Co (Ac)2 · 4H20、InCl3 · 4Η20和硫代乙酰胺的總質(zhì)量與丙酮或無水乙醇的體積比為1 3g 10 20mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于步驟一中將Cd(Ac)2 · 2H20、Co (Ac)2 · 4H20、InCl3 · 4H20和硫代乙酰胺加入到8 17mL的丙酮或無水乙醇中溶解。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于步驟二中調(diào)節(jié)超聲頻率為40KHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于步驟二中在40°C下反應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的CdS/ln2S3/CoS復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于步驟二中反應(yīng)lh。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CdS/In2S3/CoS復(fù)合光催化劑的制備方法，其特征在于步驟三中在烘箱中于50°C干燥2 4h。
全文摘要
CdS/In2S3/CoS復(fù)合光催化劑及其制備方法，涉及一種光催化材料及其制備方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有利用光分解H2O制氫的催化劑活性低、在可見光下產(chǎn)氫率低的問題。復(fù)合光催化劑由Cd(Ac)2·2H2O、Co(Ac)2·4H2O、InCl3·4H2O和硫代乙酰胺制成。方法將Cd(Ac)2·2H2O、Co(Ac)2·4H2O、InCl3·4H2O和硫代乙酰胺加入到丙酮或無水乙醇中；密封后放入超聲反應(yīng)器中反應(yīng)；產(chǎn)物冷卻至室溫，用無水乙醇洗滌，干燥，即得復(fù)合光催化劑。本發(fā)明復(fù)合光催化劑的粒子粒徑約500nm，產(chǎn)氫速率高，催化劑活性好，無需負(fù)載貴金屬，且粉體顆粒均勻、純度高。應(yīng)用于光催化材料領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01B3/04GK102284298SQ201110171889
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者于耀光, 孫靜雪, 申造宇, 陳剛 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)