[发明专利]一种ZnSe/ZnCo2

说明书

本发明公开了一种ZnSe/ZnCo₂S₄复合材料及应用，涉及光催化制氢技术领域，一种纳米片状ZnSe掺杂ZnCo₂S₄异质结光催化产氢材料，在ZnSe的价带与导带之间产生中间能级，降低了ZnSe的禁带宽度，提高了对可见光的吸收，同时ZnCo₂S₄也能作为光生电子‑空穴的再结合中心，捕获光生电子，抑制光生电子‑空穴复合，纳米片状ZnSe掺杂ZnCo₂S₄，由于特殊的形貌，具有非常高的比表面积，提高了对光能的利用率，提供了更多的活性光催化活性位点，导致吸收带边发生了红移，并形成异质结构，进一步降低了光生电子‑空穴复合率，从而提高了复合材料的光催化产氢性能。

技术领域

本发明属于光催化高效水电解制氢技术领域，具体涉及一种ZnSe/ZnCo₂S₄复合材料及应用。

背景技术

为实现碳达峰和碳中和的目标，氢能作为一种清洁能源有不可估量的应用前景。然而，目前氢能的工业生产仍然离不开化石能源，因此这种产氢方式偏离了初衷。太阳能是通用的、无害的、巨大的和持久的，光催化是依靠半导体作为介质将太阳能转化为化学能，从而使太阳能得到有效利用。通过光催化析氢将太阳能与氢能相结合是一种可行和持久的战略。

ZnSe材料由于价格低廉，具有优异的光、电化学性能，是目前光催化领域研究最多的光催化剂材料之一。然而，纯ZnSe的光催化析氢性能较差，主要是由于其动力学迟缓和高光致电荷复合，导致光催化析氢效果差。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明通过原位生长法的方式，制备了ZnSe/ZnCo₂S₄复合材料，通过ZnSe与ZnCo₂S₄结合，构建直接Z型异质结，Co³⁺/Co²⁺氧化还原过程进一步促进电荷转移，提高了ZnSe/ZnCo₂S₄复合材料的光催化能力和吸附能力。ZnSe/ZnCo₂S₄复合材料作为一种光催化剂，有利于光生载流子的输送过程，具有良好的可见光光催化活性，同时也具有大的比表面积。

根据本发明，提供一种ZnSe/ZnCo₂S₄复合材料，ZnSe/ZnCo₂S₄复合材料是由不规则纳米颗粒ZnCO₂S₄附着在片状结构ZnSe表面形成的。

本发明提供的ZnSe/ZnCo₂S₄复合材料，采用以下方法制备而成：

S1：制备ZnCo₂S₄材料的步骤：

(1)将(CH₃COO)₂Zn、Co(NO₃)₂·6H₂O按照摩比为1:2的比例加入去离子水中完全溶解，得到两种物质的混合溶液A；

(2)将NaOH、CH₃CSNH₂按照摩尔比为1:1的比例先后加入混合溶液A中，混合均匀得到混合溶液B；

(3)将混合溶液B转移到高压反应釜中，再放至烘箱保持180±10℃反应12h；冷却至室温，再经洗涤，离心，真空干燥，得到ZnCo₂S₄材料；

S2：制备ZnSe/ZnCo₂S₄的步骤：