[发明专利]硫化物-石墨烯复合材料光电催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种硫化物‑石墨烯复合材料光电催化剂的制备方法，先将氧化石墨烯粉末于水中分散，得到氧化石墨烯分散液；再向分散液中加入可溶性金属盐，静置之后，洗涤沉淀物、干燥、研磨，得到金属离子掺杂的氧化石墨烯粉末；再将其再次分散在去离子水中，搅拌后，加入硫化物前驱体盐溶液，加入硫脲并搅拌，再通过一步水热法得到反应产物，自然冷却至室温后，将反应产物离心洗涤，干燥得到固体粉末。本发明合成硫化物/石墨烯复合物制备方法简单，将金属离子作为硫化物与石墨烯表面的界面连接剂及硫化物生长的种子层，促进了硫化物片层均匀分散，抑制石墨烯片层的堆叠，大的比表面积可提供较多的活性位点，继而有效提高复合材料的催化性能。

技术领域

本发明涉及一种光电催化剂的制备方法，特别是涉及一种石墨烯复合材料光电催化剂的制备方法，应用于光电催化技术领域。

背景技术

随着能源危机、环境破坏、大气污染及全球变暖问题日趋严重，可再生利用的清洁能源受到越来越多的关注。氢气被认为是一个储量丰富、清洁、环境友好且燃烧值高的可再生能源，目前为止，研究大多致力于水电解析氢，光催化析氢、电催化析氢(HER)等，其中，电催化析氢是高效且低能耗的氢能源制备手段。然而，目前最有效的电催化析氢反应是基于贵金属-铂的催化作用，该方法受到贵金属储量稀缺、价格昂贵的限制，阻碍其大范围的实际应用，因此，开发催化性能高、原料价格便宜的新型催化剂日渐迫切。该发明的目的是为推动可再生的清洁能源的生产和使用而提供高效的新型催化剂。

石墨烯(RGO)具有优异的物理结构特性，如大的比表面积，高的电子传导及热传导率。石墨烯由于其独特的物理化学性能，已经被广泛应用于能源，环境等众多领域。[V.Chabot,D.Higgins,A.P.Yu,X.C.Xiao,Z.W.Chen,J.J.Zhang,Energy Environ.Sci.,2014,7,1564-1596.]

过渡金属层状硫化物因其具有优异的光、电、催化等性能，也得到了广泛的研究。[Y.Y.Liu,J.J.Wu,K.P.Hackenberg,J.Zhang,Y.M.Wang,Y.C.Yang,K.Keyshar,J.Gu,T.Ogitsu,R.Vajtai,J.Lou,P.M.Ajayan,B.C.Wood,B,I.Yakobson,Nat.Energy,2017,2,17127.]层状硫化物具有比表面积大，吸附能力强、反应活性高等特点，但是仍然面临着导电性差，易自聚集等缺陷。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种硫化物-石墨烯复合材料光电催化剂的制备方法，以金属离子作为界面连接剂将电子提供者金属硫化物和电子受体受体石墨烯有机结合，并利用石墨烯具有大的比表面积可以提供大量活性点位的特性，制备高效、稳定催化剂。该发明方法简单，成本低廉，所得催化剂催化活性高，适用条件宽松，应用广泛。本发明方法提高复合物的催化活性，抑制石墨烯及硫化物在反应中的自堆叠，本发明通过加入金属离子改变石墨烯和硫化物之间的连接模式，进而提高石墨烯和硫化物之间电子转移效率及催化剂的析氢活性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硫化物-石墨烯复合材料光电催化剂的制备方法，包括如下步骤：