[发明专利]一种简易制备六边形CdO/CdS异质结纳米复合材料的方法

说明书

本发明涉及一种简易制备六边形CdO/CdS异质结纳米复合材料的方法，该方法主要包括：采用溶剂热法用硝酸镉与氢氧化锂制备前驱体氢氧化镉，经过焙烧获得纳米氧化镉；然后，采用水热法，将制备的纳米氧化镉加入硫化钠进行硫化处理，再经过焙烧处理，获得CdO/CdS异质结纳米复合材料，产物形貌特征为由纳米颗粒组成的六边形。所得CdO/CdS异质结纳米复合材料用于光催化降解有机染料次甲基蓝，具有较好的光催化性能。

技术领域

本发明涉及一种CdO/CdS异质结纳米复合材料的制备方法，用于光催化降解有机染料次甲基蓝，属于纳米材料技术领域。

背景技术

目前，对异质结纳米材料的研究被认为是微纳米材料研究的一个新领域。将两种半导体材料恰当的结合成异质结构，尤其是禁带宽度不同的两种材料，由于禁带宽度的渐变使两种材料界面处产生内建电场，库伦作用使电子和空穴上得力相反，可以分别控制电子和空穴的运动，更好的实现电荷分离。所以，与单一材料相比，异质结纳米结构材料表现出了优越的光电特性、气敏特性及光敏催化等特性，因此引起许多科学研究者的广泛关注。

氧化镉(CdO)和硫化镉(CdS)都是重要的n型半导体材料，其能带隙宽度分别为2.2～2.4eV和2.4～2.5eV，在太阳能电池、光催化剂、气敏传感器等领域具有广泛的应用。尽管如此，但单一的CdO或CdS，在光电效率、催化效率等诸多方面依然存在局限性。为了提高其光催化性能，有研究尝试将CdO和CdS组成异质结复合材料。例如，Kahane等人制备的光催化裂解水制氢用CdO/CdS纳米复合材料光催化性能明显提高，参见International Journalof Hydrogen Energy,2013,38:15012-15018.，将氢氧化钠溶于甲醇中，与氯化镉的甲醇/水溶液混合，搅拌3h，经过滤、洗涤后，300℃焙烧2h，制得CdO纳米颗粒。随后，将CdO纳米颗粒与不同比例的硫脲溶液混合，搅拌2h，蒸发溶剂后于300℃焙烧2h，制得粒径为20-50nm的CdO/CdS纳米复合材料球形颗粒。其中CdO为立方相，CdS为六方相，同时有少量CdSO₃相存在。该文献未涉及CdO/CdS纳米复合材料在光催化降解有机染料次甲基蓝方面的研究。CN102728392A公开了二元多孔空心立方体形CdO/CdS核-壳结构纳米晶的制备方法，采用去离子水作溶剂，以CdCO₃立方体纳米晶为模板，以硫代乙酰胺(TAA)为硫源，采取微波加热回流的方法控制反应CdS的生成。该发明制备的CdO/CdS核-壳结构多孔空心立方体纳米晶，表面渗透性好，能充分与反应物接触，提高了CdS纳米晶在可见光下催化降解污水中重金属离子(Cr₂O₇^2-)的效果。该文献未涉及光催化降解有机染料次甲基蓝方面的内容。

纳米材料的微结构，包括纳米材料的粒径、形貌、表面和内部缺陷等因素都对材料的物理化学性质产生影响，采用不同的合成方法制备纳米材料的形貌特征不同，性能会有明显差异。目前制备的CdO/CdS异质结纳米材料多为球形颗粒，主要应用于光照条件下裂解水制氢或降解重金属离子，而能用于光催化降解有机染料的CdO/CdS异质结纳米复合材料的制备尚少未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种简易制备六边形CdO/CdS异质结纳米复合材料的方法，获得了由纳米颗粒组成的六边形CdO/CdS异质结纳米材料。该CdO/CdS异质结材料用于光催化降解有机染料，尤其是对有机染料次甲基蓝具有较好的光催化性质。

发明概述：

本发明制备CdO/CdS异质结纳米复合材料的方法，主要包括两部分：首先，采用溶剂热法制备前驱体氢氧化镉，经过焙烧获得纳米氧化镉；然后，采用水热法，将制备的纳米氧化镉进行硫化处理，再经过焙烧处理，获得CdO/CdS异质结纳米复合材料，产物形貌特征为由纳米颗粒组成的六边形。经过实验验证，本发明的CdO/CdS异质结纳米复合材料对有机染料次甲基蓝具有较好的光催化降解性能。

发明详述：