[发明专利]一种S掺杂TiO2

说明书

本发明涉及光催化产氢技术领域，且公开了一种S掺杂TiO₂‑CdS的复合光催化产氢材料，以硫掺杂介孔TiO₂为基底、硫脲、硝酸镉为原料，得到S掺杂介孔TiO₂负载中空CdS纳米球，具有超高的比表面积，S掺杂阻止TiO₂晶粒长大，进一步增大比表面积，有利于暴露出更多的光催化产氢活性位点，同时有利于光生电子‑空穴的分离，提高了光催化产氢的性能，TiO₂与CdS形成异质结，光生电子从CdS的导带迁移到TiO₂的导带上，而空穴仍留在CdS的导带上，进一步促进光生电子‑空穴分离，同时，TiO₂吸收带边红移，拓宽了TiO₂的光响应范围，提高了对太阳光的利用率，使得S掺杂TiO₂‑CdS的复合光催化产氢材料具有优异的光催化产氢性能。

技术领域

本发明涉及光催化产氢技术领域，具体为一种S掺杂TiO₂-CdS的复合光催化产氢材料及其制法。

背景技术

随着经济的快速发展，能源缺口越来越大，开发出新的清洁能源迫在眉睫，氢能具有高效、安全、绿色无污染等优点，在如太阳能、风能、地热能等清洁能源中占据重要地位，具有广阔的应用前景，目前主要有电解水制氢、光解水制氢等方式，前者成本较高，而后者具有操作简单、成本较低的优势，但是其效率受到催化剂的限制，因此，需要开发出一种新的高效光解水催化剂。

在ZnS、CuS、TiO₂等半导体光催化剂中，TiO₂具有较高的光催化活性、较好的光学稳定性等优点，在光催化抗菌、产氢等领域应用广泛，但是其带隙较宽，只能被紫外光激发，太阳能利用率低，且光生电子-空穴易复合，限制了其应用，元素掺杂可以有效改善TiO₂光生电子-空穴的分离效率，同时与窄带隙半导体CdS复合，可以有效改善TiO₂的带隙，拓宽其光响应范围，提高光催化性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种S掺杂TiO₂-CdS的复合光催化产氢材料及其制法，解决了TiO₂光催化产氢性能较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种S掺杂TiO₂-CdS的复合光催化产氢材料，所述S掺杂TiO₂-CdS的复合光催化产氢材料制备方法如下：

(1)向反应瓶中加入去离子水溶剂、乙醇、聚乙二醇-聚丙二醇嵌段共聚物F-127、硫酸铵，分散均匀，滴加氯化钛，分散均匀，在30-50℃下密封陈化48-96h，加入浓氨水搅拌成胶状，加热除去多余的氨水，水浴除去溶剂并干燥，得到硫掺杂二氧化钛前驱体；

(2)将硫掺杂二氧化钛前驱体置于电阻炉中，进行煅烧过程，得到硫掺杂介孔二氧化钛；

(3)向反应瓶中加入甲醇溶剂、硫脲、硝酸镉、硫掺杂介孔二氧化钛，分散均匀，移入反应釜内，进行反应过程，冷却至室温，用去离子水、无水乙醇洗涤干净并干燥，得到S掺杂TiO₂-CdS的复合光催化产氢材料。

优选的，所述步骤(1)中聚乙二醇-聚丙二醇嵌段共聚物F-127、硫酸铵、氯化钛的质量比为900-1200:3-4:100。

优选的，所述步骤(2)中电阻炉包括主体，主体的左侧活动连接有炉门，炉门的左侧活动连接有把手，炉门的左侧活动连接有控制面板，主体的内部活动连接有保温层，保温层的内部活动连接有炉体，炉体的顶部活动连接有加热装置，炉体的左侧活动连接有固定块，固定块的左侧活动连接有伸缩杆，伸缩杆的左侧活动连接有活动块，主体的内部活动连接有硅碳棒，保温层的顶部活动连接有热电偶。