[发明专利]一种碳化钨/硫化镉锌复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种碳化钨/硫化镉锌复合光催化剂及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：S1、将碳化钨分散于水中，得到悬浊液；S2、将可溶性镉盐和可溶性锌盐按照镉与锌的摩尔质量比1:10～10:1加入至所述悬浊液中，之后调节pH值至4～10，搅拌均匀；S3、按照所述可溶性镉盐中的镉和所述可溶性锌盐的锌的总的摩尔质量与硫化钠溶液和/或硫化钾溶液中的硫的摩尔质量比1:1‑2将所述硫化钠溶液或者所述硫化钾溶液加入至所述悬浊液中，继续搅拌得到所述碳化钨/硫化镉锌复合光催化剂。碳化钨/硫化镉锌复合光催化剂具有优异的光催化产氢性能。本发明还包括该复合光催化剂在分解水制备氢气方面的应用。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，尤其涉及一种碳化钨/硫化镉锌复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球能源紧缺和环境污染等问题的出现，新型能源的开发和利用成为当今时代备受关注的主题。太阳能由于其取之不尽、洁净无污染、可再生等优点，所以利用半导体光催化剂将光能转化为化学能具有潜在经济效益。

Zn_xCd_1－xS纳米材料是一种非常典型的Ⅱ-Ⅵ族三元金属硫化物，其主要是基于ZnS有着与CdS相似的晶格结构和相同的配位模式所形成Zn_xCd_1－xS固溶体。其价带和导带位置可以通过改变锌与镉的摩尔比来进行精确调控，而且光生电子和空穴可以在连续的价带和导带中移动，而不是在离散的施主杂质能级或受主杂质能级中移动，因此Zn_xCd_1－xS固溶体在降解水中污染物和裂解水产氢等方面表现出很大的潜力。但是由于其自身光激发产生的电子和空穴分离速度慢，载流子复合严重，并且产氢过电势较高，导致量子效率低，严重的限制了其广泛的实际应用。

针对Zn_xCd_1－xS的上述缺点，研究者们开展了大量工作，而且研究发现，通过助催化剂的负载，可以有效改善Zn_xCd_1－xS在光催化过程中载流子的分离，降低表面析氢过电势，从而使其光催化性能大幅度提升。目前，常用的助催化剂主要包括贵金属、金属氧化物、过渡金属硫化物和过渡金属氢氧化物等。其中贵金属助催化剂对光催化剂制氢性能有着明显的增强效果，但是其价格昂贵，又限制了其应用推广。因此开发更加廉价的助催化剂与Zn_xCd_1－xS复合，是获得廉价高效光催化剂的一种有效途径。并且一些研究结果也表明，过渡金属碳化物也确实在光催化领域表现出较好地前景。但是，到目前为止，关于如何将W_yC_z与Zn_xCd_1－xS复合，制备得到W_yC_z/Zn_xCd_1-xS复合光催化剂，并且其在光催化分解水制氢方面的应用也未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：纯Zn_xCd_1-xS在光催化过程中由于载流子复合严重并且析氢过电势较高致使其光催化活性较低。针对单一Zn_xCd_1-xS中载流子空间分离效率低和产氢过电势较高的问题，

为解决上述技术问题，本发明提出了一种碳化钨/硫化镉锌复合光催化剂及其制备方法和应用。

一种碳化钨/硫化镉锌复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将碳化钨分散于水中，得到悬浊液；

S2、将可溶性镉盐和可溶性锌盐按照镉与锌的摩尔质量比1:10～10:1加入至所述悬浊液中，之后调节pH值至4～10，搅拌均匀；