一种CdS-g-C制造技术

本发明专利技术涉及光催化产氢催化剂技术领域，且公开了一种CdS‑g‑C

【技术实现步骤摘要】
一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂及其制法
本专利技术涉及光催化产氢催化剂
，具体为一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂及其制法。
技术介绍
随着全球能源需求的持续增长和环境污染问题日益严峻，研究和开发绿色新能源越来越受到人们的关注，氢能是一种二次能源，具有清洁、高效、安全等优点，是一种最理想的无污染的绿色能源，目前对于H2的制取方法主要有酶原料制氢、天然气制氢、重油氧化法制氢、水解制氢法等，其中水解制氢法有电催化产氢和光催化产氢。光解水反应可以将光能转化为化学能，光催化反应分为“降低能垒”和“升高能垒”反应，水分解生成H2和O2属于高能垒反应，该类反应的吉布斯自由能大于零，要使水分解释放出氢气，在热力学上要求半导体光催化材料的导带电位比氢电极电位EH+/H2负，而价带电位则应比氧电极电位EO2/H2O正，光解水的原理为：光辐射在半导体材料上，当辐射的能量大于半导体的禁带宽度时，半导体内电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使电子和空穴发生分离，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气，以及氧化成氧气。目前的光解水材料主要有钽酸盐LiTaO3、KTaO3、铌酸盐K4Nb6O17、钛酸盐K2La2Ti3O10、多元硫化物ZnSeS、Znln2S4，g-C3N4异质结半导体材料等，目前的g-C3N4异质结半导体材料的结晶度较大，比表面积不高，不能充分地与水分子接触，并且g-C3N4异质结的紫外可见吸收光的波段较窄，不能完全吸收不同波段的光能，同时g-C3N4异质结中的光生电子和空穴容易复合，减少了有效光生电子和空穴的数量，大大降低了光催化材料光解水制氢的效率。
技术实现思路
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂及其制法，解决了g-C3N4半导体材料比表面积不高，不能充分地与水分子接触的问题，同时解决了g-C3N4半导体材料的紫外可见吸收光的波段较窄、以及光生电子和空穴容易复合的问题。（二）技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：12-16份硫代乙酰胺，30-40份CdCl2、24-43份Fe掺杂g-C3N4、15-20份Ag-Cu修饰纳米TiO2。优选的，所述Fe掺杂g-C3N4制备方法包括以下步骤：（1）向体积比为1.5-2:1的蒸馏水和乙醇混合溶剂中，依次加入FeCl3、硫脲和三聚氰胺，将溶液加热至100-120℃，反应12-15h，将溶液置于真空干燥箱中，除去混合溶剂。（2）将固体产物置于气氛电阻炉中并通入N2，电阻炉升温速率为3-5℃/min，在580-600℃下煅烧4-6h，煅烧产物即为Fe掺杂g-C3N4。优选的，所述FeCl3、硫脲和三聚氰胺，三者物质的量摩尔比为1:24-30:4-5.5。优选的，所述Ag-Cu修饰纳米TiO2制备方法包括以下步骤：（1）向无水乙醇溶剂加入钛酸四丁酯，、Cu(NO3)3和AgNO3，将溶液在-5-0℃下，反应40-45h，在加入还原剂NaBH4，在-10-0℃下反应2-3h。（2）将溶液减压蒸馏除去溶剂、洗涤固体产物、干燥，将固体混合物置于气氛电阻炉中并通入N2，电阻炉升温速率为3-5℃/min，在620-640℃下煅烧3-6h，煅烧产物即为Ag-Cu修饰纳米TiO2。优选的，所述钛酸四丁酯、Cu(NO3)3、AgNO3和NaBH4，四者物质的量摩尔比为120-150:1-1.5:1:2.5-3。优选的，所述CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂制备方法包括以下步骤：（1）向体积比为1.5-2:1的蒸馏水和乙醇混合溶剂，依次加入12-16份硫代乙酰胺、30-40份CdCl2和24-43份Fe掺杂g-C3N4，将溶液在40-50℃下进行超声分散处理2-3h，超声频率为20-25KHz，将溶液加热至70-80℃，回流反应2-4h，将溶液置于真空干燥箱中蒸发溶剂，洗涤固体产物并干燥，制备得到CdS-Fe修饰g-C3N4复合材料。（2）向蒸馏水溶剂中依次加入15-20份Ag-Cu修饰纳米TiO2和上述步骤（1）制得的CdS-Fe修饰g-C3N4复合材料，将溶液在60-80℃下进行超声分散处理2-3h，超声频率为20-25KHz，将溶液置于真空干燥箱蒸发溶剂、充分干燥固体混合产物，制备得到CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂。（三）有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂及其制法，使用原位法Fe掺杂g-C3N4，在g-C3N4的内部形成丰富的孔隙结构，并且在表面形成裂纹状和介孔结构，增大了g-C3N4的比表面积，增加了与水分子的接触面积，提高了光解水产氢的效率，并且Fe的掺杂改善了g-C3N4的能带结构，促进了对光能的吸收，同时Fe降低了g-C3N4的电阻率，提高了半导体材料的导电性，促进了光生电子的扩散和迁移过程，Fe可以捕获光生载流子，从而降低了光生电子和空穴的复合率，增强了光催化材料的光催化活性和制氢效率。该一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂及其制法，通过原位法复合法使CdS和g-C3N4形成晶面复合，制备出CdS-g-C3N4异质结，降低了g-C3N4的带隙能，CdS使g-C3N4特征吸收边发生红移，使异质结半导体材料的紫外可见吸收光谱可见光区延伸，增加了紫外可见吸收光的波段，提高了对光能的利用率。该一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂及其制法，使用Ag-Cu修饰纳米TiO2作为CdS-g-C3N4异质结的载体，Ag-Cu修饰在TiO2的表面，增加了纳米TiO2的比表面积，同时Ag-Cu在TiO2表面形成团簇，增大了纳米TiO2分子之间孔隙率和孔体积，使CdS-g-C3N4异质结可以均匀地负载到纳米TiO2的表面，避免CdS-g-C3N4在水中分散性不好，形成团聚和结块而降低对光能的利用效果，并且Ag的修饰扩展了TiO2的光谱吸收范围，增大了光催化复合材料的紫外可见吸收光波段，增强了复合材料对光能的利用率和产氢效率。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：12-16份硫代乙酰胺，30-40份CdCl2、24-43份Fe掺杂g-C3N4、15-20份Ag-Cu修饰纳米TiO2。Fe掺杂g-C3N4制备方法包括以下步骤：（1）向反应瓶中加入适量的蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1.5-2:1，依次加入FeCl3、硫脲和三聚氰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CdS-g-C

【技术特征摘要】
1.一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：12-16份硫代乙酰胺，30-40份CdCl2、24-43份Fe掺杂g-C3N4、15-20份Ag-Cu修饰纳米TiO2。


2.根据权利要求1所述的一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂，其特征在于：所述Fe掺杂g-C3N4制备方法包括以下步骤：
（1）向体积比为1.5-2:1的蒸馏水和乙醇混合溶剂中，依次加入FeCl3、硫脲和三聚氰胺，将溶液加热至100-120℃，反应12-15h，将溶液置于真空干燥箱中，除去混合溶剂；
（2）将固体产物置于气氛电阻炉中并通入N2，电阻炉升温速率为3-5℃/min，在580-600℃下煅烧4-6h，煅烧产物即为Fe掺杂g-C3N4。


3.根据权利要求2所述的一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂，其特征在于：所述FeCl3、硫脲和三聚氰胺，三者物质的量摩尔比为1:24-30:4-5.5。


4.根据权利要求1所述的一种CdS-g-C3N4负载纳米TiO2的光催化产氢复合催化剂，其特征在于：所述Ag-Cu修饰纳米TiO2制备方法包括以下步骤：
（1）向无水乙醇溶剂加入钛酸四丁酯，、Cu(NO3)3和AgNO3，将溶液在-5-0℃下，反应40-45h，在加入还原剂NaBH4，在-10-0℃下反应2-3h；
（2）将溶液减压蒸馏除去...

【专利技术属性】
技术研发人员：周丽丽，
申请(专利权)人：温州涂屋信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33