[发明专利]热响应型复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种富含硫空位的Co_0.85Se/Mn_0.3Cd_0.7S热响应型复合光催化剂的制备方法和在可见光诱导催化分解水产氢中应用。该复合光催化剂以富含硫空位的Mn_0.3Cd_0.7S纳米棒为主体，在其表面原位生长Co_0.85Se纳米颗粒而构成。本发明构建了Co_0.85Se纳米颗粒与Mn_0.3Cd_0.7S纳米棒间紧密的界面接触，充分暴露了反应位点，有利于加速光生电子‑空穴对的有效分离/传输并抑制其重组。所得复合材料与单纯Mn_0.3Cd_0.7S相比，光催化分解水产氢性能显著提高，且区别于传统光催化反应，反应温度可显著调控其产氢速率。本发明原料成本低、来源广，制备方法简单、条件温和，无需贵金属，污染少，可工业推广。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种富含硫空位的Co_0.85Se/Mn_0.3Cd_0.7S热响应型复合光催化剂的制备方法及其可见光诱导催化分解水产氢应用。

背景技术

氢能因其环境友好、清洁和可再生性而被广泛认为是新一代能源的理想选择，因此，吸收源源不断的太阳光在半导体材料上直接分解水产氢，实现将太阳能转化为氢能对解决能源危机和治理环境污染具有重要意义。

硫化物固溶体由于其带隙宽度可调，在可见光下具有催化活性，已经受到广泛关注。但是其光生载流子的快速重组限制了其实际应用，因此有必要对其进行改性。半导体光催化剂的固有特性（如空位）以及构建半导体异质结可以调节其能带结构、改变载流子浓度和电荷转移效率，从而能够影响光催化活性。另外，相对于单一的光催化，多种能源的协同利用，能进一步提高光催化的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有更高效且具有光响应Co_0.85Se/Mn_0.3Cd_0.7S复合光催化剂的制备方法及其可见光诱导催化分解水产氢中的应用。本发明构建了Co_0.85Se纳米颗粒与富含硫空位的Mn_0.3Cd_0.7S纳米棒间紧密的界面接触，充分暴露了反应位点，实现了光生载流子的有效分离/传输并抑制其重组，使其在可见光催化分解水产氢中展现出优异的活性及稳定性并可以实现温度对光催化产氢速率的调控。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种富含硫空位的Co_0.85Se/Mn_0.3Cd_0.7S复合光催化剂，是由富含硫空位的Mn_0.3Cd_0.7S纳米棒作为载体，在其表面原位生长Co_0.85Se纳米颗粒而构成；其中，Co_0.85Se纳米颗粒与Mn_0.3Cd_0.7S纳米棒的质量比为3%-20%。

所述Mn_0.3Cd_0.7S纳米棒的长度为150-700 nm，直径为50 nm；所述Co_0.85Se纳米颗粒的直径为5-10 nm。

所述富含硫空位的Co_0.85Se/Mn_0.3Cd_0.7S热响应型复合光催化剂的制备方法包括以下步骤：

（1）溶剂热法制备富含硫空位的Mn_0.3Cd_0.7S纳米棒：