本发明专利技术公开树枝状硫化镉超细纳米棒等级结构材料在催化产氢中的应用，以硝酸锌和硫脲在乙二胺和水的混合溶剂中，在150—200℃下反应8—10小时，得到硫化锌杂化纳米片；然后分散在乙二胺中，加入水和氯化镉，在120-200℃下反应3-6小时即可得到硫化镉纳米等级结构材料。本发明专利技术采用离子交换水热合成法，工艺简单，成本低，制备出的树枝状CdS纳米棒长度在80—150纳米，直径为8—15纳米，在由水、无水乙醇和三乙胺组成的反应溶液中具有良好的催化性能。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】树枝状硫化镉超细纳米棒等级结构材料在催化产氢中的应 用 本专利技术申请是母案申请"树枝状硫化镉超细纳米棒等级结构材料及其制备方法" 的分案申请，母案申请的申请号为2014100084473,申请日为2014年1月2日。
本专利技术涉及半导体纳米材料
，更加具体地说，涉及关于树枝状硫化镉超 细纳米棒等级结构材料及其制备方法。
技术介绍
化石能源短缺和环境污染问题是当前人类所面临的重大挑战。氢能被认为是未来 能源结构中最具有发展潜力的清洁能源之一。传统的制氢方法需要消耗巨大的常规能源， 使制氢成本大大提高，极大限制了氢能的发展和推广应用。如果能够有效利用太阳能进行 光解水制氢，就可以大力促进氢能的发展，有可能从根本上解决人类面临的能源短缺和环 境问题。 1972年日本学者Fujishima和Hondo发现光照Ti02可催化分解水制氢，开启了半 导体光催化制氢的新纪元。半导体是一种导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，在光催 化分解水上有很大的应用。近些年，II-VI半导体材料可被用作光电材料、传感器材料等，因 而受到了广泛的关注。硫化镉作为这类半导体材料中的一员，同传统的Ti02、Zn0等金属氧 化物宽禁带半导体光催化剂相比，它因具有合适的带隙以及适合的价带和导带位置而被认 为是优良的可见光催化剂。随着纳米技术的不断发展，各种形貌的硫化镉不断被合成出来， 而树枝状的硫化镉报道的相对比较少，而且目前报道的合成树枝状硫化镉的方法主要是通 过加入镉盐、硫脲以及一种修饰剂，采用一步水热法来合成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本、低能耗、工艺简单的制 备树枝状硫化镉超细纳米棒等级结构的方法，最终生成的纳米等级结构两组分的摩尔比基 本达到等摩尔比例。 本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现： 树枝状硫化镉超细纳米棒等级结构材料及其制备方法，按照下述步骤进行制备： 步骤1，将硝酸锌和硫脲置于由乙二胺和水组成的混合溶剂中，其中所述硝酸锌和 硫脲的摩尔比为1 :(1一1.2)，所述乙二胺和水的体积比为（3-4) :1，待混合均匀后进行密 封，在150- 200°C下反应8 - 10h，优选180- 200°C下进行反应，得到硫化锌杂化纳米片； 步骤2,将步骤1制备的硫化锌杂化纳米片分散在乙二胺中后，再加入水进行二次 分散，然后加入氯化镉，待混合均匀后进行密封，在120-200°C下反应3-6小时，优选150- 180°C下反应4-5小时，其中所述氯化镉中元素镉与步骤1中使用的硫脲中元素硫的摩尔比 为等摩尔比。 在本专利技术的技术方案中，待步骤2反应结束后，倒去上层清液，收集黄色沉淀物， 用乙醇和水离心洗涤4-6次，最后置于40°C真空干燥箱干燥12小时，得到硫化镉纳米等级 结构材料。 依据上述方法制备的树枝状硫化镉超细纳米棒等级结构材料的长度在80-150 纳米，直径为8-15纳米。 本专利技术中所用的化学试剂均为分析纯，利用高压反应釜作为步骤1和步骤2使用 的反应容器，一般采用以聚四氟乙烯为内衬的反应釜。 所述的，其中使用由 水、无水乙醇和三乙胺组成的反应溶液，所述水、无水乙醇和三乙胺的体积比为15 :15 :2。 本专利技术的硫化镉超细纳米等级结构材料的制备方法技术方案采用的是两步水热 法，具有成本低、合成温度低、产物纯度高、比表面大、产氢性能好等优点。本专利技术的技术方 案从杂化纳米片出发，通过离子交换法来合成树枝状的硫化镉超细纳米棒等级结构材料， 在光催化分解水上具有非常优异的性能。【附图说明】 图1是步骤1制备的硫化锌杂化纳米片的SEM照片。 图2是通过本专利技术制备的硫化镉纳米棒等级结构材料的SHM照片。 图3是通过本专利技术制备的硫化镉纳米棒等级结构材料的TCM照片。 图4是步骤1制备的硫化锌杂化纳米片的X射线衍射图。 图5是通过本专利技术制备的硫化镉纳米棒等级结构材料与硫化镉纳米颗粒的紫 外-可见光对比图，其中1为本专利技术所制备的硫化镉；2为参照文献制备的硫化镉颗粒。图6是5毫克的样品产氢量与光照时间的关系图，其中1为本专利技术所制备的硫化 锦；2为参照文献制备的硫化锦颗粒。【具体实施方式】 下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。 实施例1 : 1.原料：分析纯乙二胺、硫脲、六水合硝酸锌、五水化硫化镉。 2?分别取乙二胺和水（共18毫升，体积比为4:1)于50毫升高压反应釜中，磁力 搅拌10分钟。 3.向搅拌着的混合液中加入1.5mm〇l六水合硝酸锌，在室温下磁力搅拌至澄清。 4.向澄清的混合溶液中加入1. 5mmol硫脲，磁力搅拌20分钟后将其密封置于 180°C烘箱中10小时。将反应釜取出自然冷却到室温，反应后的产物自反应釜转移到离心 管，用水对产品进行离心分离和超声洗涤，重复4次，即得到纯净的有机无机杂化纳米片。 5.将制备的有机无机杂化纳米片重新分散在28. 8毫升乙二胺中，超声10分钟。 6.取4. 8毫升分散液于50毫升高压反应釜中，再在其中加入13. 2毫升水，磁力搅 拌10分钟。 7?加入0? 6mmol氯化镉，磁力搅拌20分钟后将其密封置于160°C烘箱中6小时。 将反应釜取出自然冷却到室温，产物自反应釜转移到离心管，用水和乙醇对产品进行离心 分离和超声洗涤，重复4次，置于40°C真空干燥箱干燥12小时，得到目标产物。 实施例2 : 1.原料：分析纯乙二胺、硫脲、六水合硝酸锌、五水化硫化镉。 2?分别取乙二胺和水（共1当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
树枝状硫化镉超细纳米棒等级结构材料在催化产氢中的应用，其特征在于，使用由水、无水乙醇和三乙胺组成的反应溶液，所述水、无水乙醇和三乙胺的体积比为15：15：2，其中所述树枝状硫化镉超细纳米棒等级结构材料的长度在80—150纳米，直径为8—15纳米，按照下述步骤进行制备：步骤1，将硝酸锌和硫脲置于由乙二胺和水组成的混合溶剂中，其中所述硝酸锌和硫脲的摩尔比为1：(1—1.2)，所述乙二胺和水的体积比为(3—4)：1，待混合均匀后进行密封，在150—200℃下反应8—10h，得到硫化锌杂化纳米片；步骤2，将步骤1制备的硫化锌杂化纳米片分散在乙二胺中后，再加入水进行二次分散，然后加入氯化镉，待混合均匀后进行密封，在120—200℃下反应3‑6小时，其中所述氯化镉中元素镉与步骤1中使用的硫脲中元素硫的摩尔比为等摩尔比。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张兵，黄义，许友，赵为为，张超，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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