[发明专利]一种多孔碳酸镉微球及其制备方法和用于光催化产氢的应用

说明书

本发明公开了一种多孔碳酸镉微球及其制备方法和用于光催化产氢的应用。本发明的多孔碳酸镉微球的制备方法包括以下步骤：将碳酸盐溶液加入镉盐溶液中，进行沉淀反应，再分离出沉淀物，即得多孔碳酸镉微球。本发明的光催化裂解水制氢方法包括以下步骤：将多孔碳酸镉微球、Na₂S和Na₂SO₃分散在水中制成反应液，再用光源照射，即产出氢气。本发明的多孔碳酸镉微球的制备过程简单、原料价格低廉、反应条件温和，将其作为CdS光催化剂前驱体用于光催化裂解水制氢具有制氢性能优异、循环稳定性高、反应易于控制、材料利用率高、绿色节能等优点，适合进行大规模工业化应用。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种多孔碳酸镉微球及其制备方法和用于光催化产氢的应用。

背景技术

硫化镉(CdS)是一种半导体光催化材料，其具有理想的禁带宽度(约2.4eV)和足够负的导带边缘电势，能够在可见光区响应激发，具有良好的光电转换性能和光学特性，在光催化领域具有很好的应用前景(例如：作为催化剂可以将水中的氢离子还原成氢气)。然而，CdS存在的一些缺陷限制了其在光催化裂解水制氢领域中的实际应用，具体如下：1)在光照条件下，CdS形成的电子-空穴具有较强的氧化还原能力，会导致光腐蚀而降低CdS的光催化性能；2)纯的CdS在光催化过程中易发生团聚，且性能较差，不易进行回收利用，易造成二次污染和原料的浪费。

因此，开发一种用于光催化裂解水制氢效果更好、成本更低的多孔碳酸镉微球具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔碳酸镉微球及其制备方法和用于光催化产氢的应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种多孔碳酸镉微球的制备方法包括以下步骤：将碳酸盐溶液加入镉盐溶液中，进行沉淀反应，再分离出沉淀物，即得多孔碳酸镉微球。

优选的，一种多孔碳酸镉微球的制备方法包括以下步骤：将碳酸盐溶液滴加到搅拌状态的镉盐溶液中，进行沉淀反应，再将沉淀物分离出来后进行水洗和干燥，即得多孔碳酸镉微球。

优选的，所述碳酸盐溶液中的碳酸盐、镉盐溶液中的镉盐的摩尔比为0.01～50:1。

优选的，所述碳酸盐溶液中的碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵中的至少一种。

优选的，所述镉盐溶液中的镉盐为硫酸镉、硝酸镉、氯化镉、乙酸镉中的至少一种。

优选的，所述干燥的方式为常压干燥或真空干燥。

优选的，所述干燥在0℃～120℃下进行。

一种多孔碳酸镉微球，其由上述制备方法制成。

一种光催化裂解水制氢方法包括以下步骤：将上述多孔碳酸镉微球、Na₂S和Na₂SO₃分散在水中制成反应液，再用光源照射，即产出氢气。

优选的，所述反应液中多孔碳酸镉微球的浓度为0.05g/L～50g/L。

优选的，所述反应液中Na₂S的浓度为0.01mol/L～1mol/L。

优选的，所述反应液中Na₂SO₃的浓度为0.01mol/L～1mol/L。

优选的，所述光源的波长为200nm～1000nm，功率为1W～1000W。

本发明的有益效果是：本发明的多孔碳酸镉微球的制备过程简单、原料价格低廉、反应条件温和，将其作为CdS光催化剂前驱体用于光催化裂解水制氢具有制氢性能优异、循环稳定性高、反应易于控制、材料利用率高、绿色节能等优点，适合进行大规模工业化应用。