[发明专利]一种异质结光催化剂的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种制备异质结光催化剂的方法，该方法包括以下步骤：(1)将二乙基二硫代氨基甲酸镉，2‑硫醇基苯并咪唑锌，二甲基二硫代氨基甲酸钼加入到溶剂中，搅拌，超声；(2)将步骤(1)中的反应液进行微波加热反应；(3)将步骤(2)中的反应液冷却至室温，离心，烘干，即得Cd_0.8Zn_0.2S‑MoS₂异质结。本发明制备方法简单，成本低廉，反应时间较短，能够有效光催化水产生氢，对缓解能源危机和环境问题有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种光催化剂及其制备方法和应用，尤其涉及异质结催化剂Cd_0.8Zn_0.2S-MoS₂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化分解水产氢为解决日益严重的能源危机和环境问题提供了一种很有前景的方法。自从20世纪70年代日本学者Fujishima和Honda发现TiO2电极存在光催化分解水的现象以来，一系列的化合物半导体和金属半导体作为光催化剂被运用于光催化分解水产氢中。在这些半导体催化剂中，CdS因具有2.4eV的带隙以及合适的导带电势而被作为一种重要的光催化剂得到了研究。

但是，CdS半导体光催化剂在没有进行表面修饰和改性时存在两个严重的问题：第一，因光生电子-空穴对的复合导致CdS的活性太低；第二，CdS在长时间的光照下会发生光腐蚀现象，从而导致其稳定性下降。为了解决以上两个问题，许多学者研究了不同的制备方法、材料改性手段等对CdS的影响。到目前为止，CdS材料的主要改性方法有：形貌调控，沉积、负载助催化剂(沉积贵金属、负载碳材料、金属硫化物或金属复合氧化物)、复合半导体形成固溶体，构造异质结等。

为了结合各种改性方法的优点，CdS材料复合半导体形成固溶体，同时负载助催化剂形成异质结形貌应该是一条解决CdS问题的可行方法。通过相关的研究证明，ZnS能和CdS能很好的形成固溶体Cd_xZn_1-xS，改变Zn/Cd的比例，可以有效的改善CdS的导带和价带的位置，使其更好地符合产氢的电势，提高CdS的活性。同时，负载金属硫化物助催化剂提高CdS的稳定性。

合成异质结Cd_xZn_1-xS基复合光催化材料方法有多种。例如，通过水热法再沉积石墨烯可以得到Cd_0.4Zn_0.6S/graphene纳米粒子；利用化学溶液法共沉积得到三元Cd_0.5Zn_0.5S/NiS/Reduced Graphene Oxide纳米材料；通过水热-化学气相沉积法合成Cd_0.4Zn_0.6S/WS₂纳米球。但以上合成方法还存在诸多缺陷。例如：水热法反应合成时间久，不便于大量生产，而且反应在反应釜中进行无法原位观察晶体生长过程不便于研究晶体生长机理。而化学气相沉积法合成条件要求苛刻，一般需要高温加热，冲入惰性气体，控制基底温度等，操作复杂。因此，为解决上述问题，设计出一种操作简便，方法简单，快速及经济环保的合成方法具有重要的实用意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种异质结光催化剂的制备方法和应用。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种制备异质结光催化剂的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将二乙基二硫代氨基甲酸镉，2-硫醇基苯并咪唑锌，二甲基二硫代氨基甲酸钼依次加入到溶剂中，搅拌，超声；

(2)将步骤(1)中的反应液进行微波加热反应；

(3)将步骤(2)中的反应液冷却至室温，离心，烘干，即得Cd_0.8Zn_0.2S-MoS₂异质结。