[发明专利]用于催化分解H2S制氢的复合光催化剂CdS/n-TiO2的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合光催化剂的制备方法。

背景技术

TiO₂是一种廉价易得的光催化材料，但是由于其禁带带隙为3.2eV，TiO₂的敏化性较低、光响应范围小，需要波长小于380nm的光才能激发其价带电子向导带跃迁；而CdS的禁带能为2.4eV，是典型的可见光响应的半导体材料，但其在水溶液中容易发生光腐蚀，因此CdS/TiO₂光催化剂光催化分解H₂S的产氢速率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了解决CdS/TiO₂的光催化分解的产氢速率低的问题，提供了一种用于催化分解H₂S制氢的复合光催化剂CdS/n-TiO₂的制备方法。

本发明用于催化分解H₂S制氢的复合光催化剂CdS/n-TiO₂的制备方法如下：一、将纳米TiO₂在分散剂中在超声功率为100W的条件下超声分散0.5h～3h，然后在85℃的条件下烘干、研磨15min；二、将经过步骤一处理的纳米TiO₂以5℃/min～15℃/min的升温速率升温至400℃～800℃，然后在400℃～800℃的条件下焙烧1h～4h，得到n-TiO₂；三、将n-TiO₂分散于浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐溶液中，再加入浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的硫化剂溶液，得到黄色胶状沉淀；其中n-TiO₂与镉盐溶液中镉盐的质量比为0.52∶1，n-TiO₂与硫化剂溶液中溶质的质量比为0.67∶1；四、将步骤三得到的黄色胶状沉淀放入聚四氟乙烯作为内衬的高压釜中，然后在100℃～250℃的条件下水热处理3h～12h，再冷却至室温，再用蒸馏水洗涤黄色胶状沉淀3次、过滤，再将滤渣在85℃、真空度为-0.1MPa的条件下干燥，即得到复合光催化剂CdS/n-TiO₂；所述n-TiO₂为S，N-TiO₂、N-TiO₂或C-TiO₂；步骤一中所述分散剂中的溶质与纳米TiO₂的质量比为0.5～4∶1，所述的溶质为硫脲、尿素或柠檬酸，所述的分散剂中的溶剂为水或乙醇；步骤三中所述的硫化剂溶液为硫化钠溶液、硫脲溶液或硫代乙酰胺溶液。

本发明方法制得的催化剂中非金属元素进入了TiO₂晶格，扩展了TiO₂的光响应范围，n-TiO₂与CdS复合之后，抑制了CdS的光腐蚀、敏化了TiO₂，提高了复合光催化剂的光催化活性。本发明方法得到的复合光催化剂在可见光下的产氢速率比CdS/TiO₂光催化剂在可见光下的产氢速率提高了28％～52％。本发明方法工艺简单、原料廉价、操作简便。应用本发明制备的复合光催化剂在可见光的条件下分解工业废气H₂S制氢。

附图说明

图1是具体实施方式十二所得复合光催化剂CdS/S，N-TiO₂(S2p)的X光电子能谱图；图2是具体实施方式十二所得复合光催化剂CdS/S，N-TiO₂(N1s)的X光电子能谱图；图3是具体实施方式十三所得复合光催化剂CdS/N-TiO₂(N1s)的X光电子能谱图；图4是具体实施方式十四所得复合光催化剂CdS/C-TiO₂(C1s)的X光电子能谱图；图5是具体实施方式十五中催化剂的紫外-可见光吸收光谱图，a代表TiO₂-P₂₅的紫外-可见光吸收光谱曲线，b代表具体实施方式十二所得复合光催化剂CdS/S，N-TiO₂的紫外-可见光吸收光谱曲线，c代表具体实施方式十四所得复合光催化剂CdS/C-TiO₂的紫外-可见光吸收光谱曲线，d代表具体实施方式十三所得复合光催化剂CdS/N-TiO₂的紫外-可见光吸收光谱曲线，e代表具体实施方式十一所得光催化剂CdS/TiO₂的紫外-可见光吸收光谱曲线。

具体实施方式