本发明专利技术涉及光催化析氢领域一种多酸衍生的三金属硫化物的制备及其应用。本发明专利技术的目的是解决现有技术合成高性能光催化剂的原材料储备稀少、在可见光下活性较差和造价昂贵的问题同时解决了MoS2易发生团聚的问题。本专利设计与研制了一种多钼酸衍生的三金属硫化物材料Ni3S2‑
【技术实现步骤摘要】
一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料的制备及其光催化应用
[0001]本专利技术涉及光催化析氢领域。
技术介绍
[0002]由于化石燃料的迅速枯竭和全球环境的恶化，探索可持续和清洁能源来替代枯竭的 化石燃料显得极其迫切。许多研究人员专注于开发风能和太阳能等绿色、无污染的清洁能 源，但这些新能源的应用受到其空间限制和时间不稳定性的严重限制。利用太阳能进行光 解水产氢是一个颇受关注的焦点，光催化产氢是一种可以将太阳能转换为清洁的、可再生 的氢能源的技术。
[0003]POMs由过渡金属氧阴离子团簇的d0电子结构构建，与金属氧化物半导体的性质相 似，因此被认为是最有前途的光催化产氢光催化剂。多酸表现出组成和结构的多样性，可 实现分子水平的调控且可提供精确比例的过渡金属，大多数仅在紫外线照射下具有活性， 而在可见光照射下具有活性的则很少，且活性较差。相比于单金属硫化物，三金属硫化物 以其独特的三金属协同作用，在光催化产氢过程中展现出明显的优势。因此，以多金属氧 酸盐为前驱体为合成高分散的三金属硫化物光催化剂提供了策略。
技术实现思路
[0004]基于以上背景，本专利技术的目的是提供一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料的制备 及其光催化应用，制备方法简便，成本低。制备所得到的纳米材料具有较高的产氢速率和 良好的稳定性
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料的制备，包括以下步骤：
[0007](1)称取0.47g NiSO4溶于5mL的沸水，随后，称取4.94g(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O，溶 解于20mL的蒸馏水中，并用1M硫酸溶液调至pH＝4.1，并将溶液加热至沸腾，趁热 加入到NiSO4溶液中，此时，将0.75g K2S2O8一并加入。待溶液冷却至室温，进行抽滤 洗涤，得到灰色粉末，即为NiMo9，置于60℃的烘箱中干燥24h，即为 (NH4)6(NiMo9O
32
)
·
8H2O前驱体。
[0008](2)称取0.384g Cd(NO3)2·
4H2O溶解于10mL乙二胺并搅拌10min，随后称取0.284g 硫脲加入上述溶液中并搅拌30min，在160℃下反应24h，后降温得到CdS。产物用无 水乙醇和蒸馏水多次洗涤后，在60℃下干燥24h，即为CdS。
[0009](3)称取0.0369g(NH4)6(NiMo9O
32
)
·
8H2O和0.06g硫脲溶解于15mL的蒸馏水中，在 室温下搅拌1h，称取0.0095g CdS加入上述溶液，继续搅拌30min，随后转移至25mL 聚四氟乙烯中，在180℃下保持24h，降温得后Ni3S2‑
MoS2‑
CdS三元金属复合光催化剂。 产物水洗数次后，在60℃下干燥24h。
[0010]上述的多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料的应用，主要是在光催化分解水析氢方面。
室温下搅拌1h，称取0.0095g CdS加入上述溶液，继续搅拌30min，随后转移至25mL 聚四氟乙烯中，在180℃下保持24h，降温得后Ni3S2‑
MoS2‑
CdS三元金属复合光催化剂。 产物水洗数次后，在60℃下干燥24h。
[0026]下面结合附图及实施例，对本专利技术做进一步的说明：
[0027]如图1所示为一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料与MoS2(JCPDS Card No. 37
‑
1492)、Ni3S2(JCPDS Card No.44
‑
1418)和CdS(JCPDS Card No.47
‑
1179)XRD谱 图。一种多钼酸衍生的镍金属硫化物与MoS2(JCPDS,No.37
‑
1492)、Ni3S2(JCPDS,No. 44
‑
1418)和CdS(JCPDS Card No.47
‑
1179)XRD具有良好的匹配性，在2θ为14.3
°
、32.6
°
、 39.5
°
和58.3
°
处的衍射峰分别对应MoS2的(002)、(100)、(103)以及(110)晶面(JCPDS,No. 37
‑
1492)。在44.3
°
、37.7
°
、54.6
°
以及31.1
°
处的衍射峰是Ni3S2(JCPDS,No.44
‑
1418)的(202)、 (003)、(122)以及(110)晶面，而在24.8
°
、26.4
°
、28.1
°
和47.7
°
以及51.8
°
处的衍射峰归属于 CdS(JCPDS,No.47
‑
1179)的(400)、(033)、(042)、(037)以及(028)晶面。
[0028][0029]如图2所示为一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料扫描电镜图。Ni3S2‑
MoS2‑
CdS 是由纳米片和纳米棒交叉排列组成的。片状材料的交叉排列充分暴露了活性位点，利于牺 牲剂的进入和电子的有效转移，棒状CdS的加入也进一步提高光催化产氢性能。
[0030]如图3所示为一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料透射电镜图。在0.29nm处晶格 条纹是Ni3S2的(110)晶面，晶格间距为0.62nm的晶格条纹对应于MoS2的(002)晶面，在 0.35nm处晶格条纹对应于CdS的(400)晶面。
[0031]如图4为一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料BET测试图，表明材料具有较大的 比表面积，结构中存在介孔，更有利于材料与牺牲剂的接触，从而使光催化性能得到提升。
[0032]如图5为一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料与Waugh型镍钼酸、Ni3S2‑
MoS2的 光催化产氢速率对比图。以硫化钠和无水亚硫酸钠作为牺牲剂，光催化分解水产氢的体系 为产氢最高的催化体系，平均产氢效率为2873μmol
·
g
‑1·
h
‑1，从而得出本专利技术的一种多酸 构筑的镍钼镉三金属纳米材料是一种高效的光催化剂。
[0033]如图6为一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料的光催化循环稳定性。在500W氙 灯照射30h、5次循环测试后，Ni3S2‑
MoS2和Ni3S2‑
MoS2‑
CdS的光催化产氢速率并没有 明显的下降，说明具有良好的稳定性，证明了制备的一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材 料可以作为非常稳定的光催化产氢的光催化剂。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料，其特征在于将光敏性半导体CdS引入镍钼双金属多酸体系中，形貌呈现出纳米片与纳米棒交叉排列的结构，具有较大的比表面积，表面积可达到27.941m2·
g
‑1，并且其孔径尺寸在2
‑
15纳米属于介孔材料，从而有效的阻止了光生电子与空穴易发生复合的问题。2.一种多酸构筑的镍钼镉三金属纳米材料的制备及光催化应用，其制备方法包括以下步骤：(1)称取0.47g NiSO4溶于5mL的沸水，随后，称取4.94g(NH4)6Mo7O
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4H2O，溶解于20mL的蒸馏水中，并用1M硫酸溶液调至pH＝4.1，并将溶液加热至沸腾，趁热加入到NiSO4溶液中，此时，将0.75g K2S2O8一并加入。待溶液冷却至室温，进行抽滤洗涤，得到灰色粉末，即为NiMo9，置于60℃的烘箱中干燥24h，即为(NH4)6(NiMo9O
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)
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8H2O前驱体。(2)称取0.384g Cd(NO3)2·
4H2O溶解于10mL乙二胺并搅拌10min，随后称取0.284g硫脲加入上述溶液中并搅拌30min，在160℃下反应24h，后降温得到CdS。产物用无水乙醇和蒸馏水多次洗...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞海军，孙玮泽，杨若茹，于晓晶，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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