【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米光催化材料的合成，具体涉及一种res2/sv-znxcd1-xs光催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，基于半导体材料的光催化氧化还原反应是解决目前面临的能源环境问题、实现太阳能的可持续利用的有效手段之一。
2、一般认为，半导体材料在吸收特定光子能量后能够激发产生电子-空穴对，理论上这些电子和空穴能够同时催化还原和氧化反应底物，得到多样化的产物；但是，在实际反应过程中，由于光生电子和空穴存在库伦作用力，两者分离困难，而且分离后很容易发生再复合，造成实际的反应效率很低。
3、为了克服上述困难，以往很多反应会在体系中加入牺牲试剂，通过牺牲试剂快速捕获不参与反应的电子或者空穴，留下有使用价值的电荷与底物发生反应，最常见的就是在光催化产氢反应体系中加入空穴牺牲试剂，如醇类、na2s-na2so3等。从本质上讲，光催化产氢反应效率的提高是以牺牲掉一般半导体产生的光生电荷为代价的，同时，牺牲试剂的加入也无形的增加了成本投入并会产生副产物。
4、因此，专利技术人认为，发展一种既能保证高效的光生电荷动力学进程的光催化剂，又能实现光生电子和空穴同时利用的双功能反应特性，摆脱对牺牲试剂的依赖，是光催化反应领域急需解决的技术问题。
5、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利
2、一.本专利技术设计思路为：
3、(1)研究发现，孪晶硫化锌镉(t-znxcd1-xs)固溶体具有可调控的能带结构和带边位置，这一特点满足多样化的氧化还原反应热力学需求；而且t-znxcd1-xs内部具有立方晶相和六方晶相，能够形成相结，不仅克服了硫化物本身稳定性差的缺点，而且内部本身促进光生电荷的分离，有利于光催化性能的提高；
4、(2)研究工作中发现，t-znxcd1-xs的产氢活性比单相固溶体性能有显著优势；然而，t-znxcd1-xs在光催化双功能反应中的活性很低，需要构建高活性位点协同提高效率；
5、(3)助催化剂策略是构建活性位点的理想方法，在二维金属硫化物材料中，res2具有扭曲的1t晶相，导致边缘处暴露丰富的位点，并且二维材料延展面积很大，能够为离子和电荷的传输提供良好的传输通道，因此res2具有更大的比表面积和高导电性，是双功能催化体系中助催化剂选择的对象。
6、二.本专利技术提供了以下技术方案：
7、一种res2/sv-znxcd1-xs光催化剂，包括：通过化学键连接的res2和sv-znxcd1-xs；
8、其中，x代表znxcd1-xs中zn的摩尔分数，x取0.3或0.5；
9、需要说明的是，通过实验验证，在x取0.1,0.3,0.5,0.7,0.9各比例时发现，当zn含量过高时，如0.7和0.9时，znxcd1-xs带隙宽度较大，对可见光吸收效率很低，催化活性很低，不具备此专利催化活性的高效性；另外当cd含量较高时，取0.1时，znxcd1-xs中导带位置较低，产生的电子还原能力太弱，无法保证还原h+至h2；
10、sv-znxcd1-xs为具有s缺陷修饰的znxcd1-xs。
11、优选的，sv-znxcd1-xs内部具有六方晶相和立方晶相的孪晶结构，晶格内部存在s缺陷；sv-znxcd1-xs呈现颗粒大小约为50nm；
12、其中，res2以丝带状均匀分散在sv-znxcd1-xs粒子表面，res2和sv-znxcd1-xs直接形成异质结构。
13、一种如上述所述的res2/sv-znxcd1-xs光催化剂的制备方法，包括以下步骤：依次采用第一次水热反应、焙烧反应和第二次水热反应制备res2/sv-znxcd1-xs光催化剂；
14、其中，s缺陷的引入采用高温还原焙烧法；通过高温焙烧还原处理引入s缺陷，能够为下一步res2的生长提供锚定位点，保证丝带状res2均匀地包覆在sv-znxcd1-xs粒子表面，而不是呈块状式聚集，使最终制备的res2/sv-znxcd1-xs具有更多活性位点，是实现光催化高活性的重要保证；
15、选择醋酸锌、醋酸镉和硫代乙酰胺(taa)作为znxcd1-xs的zn、cd和s源，并在制备过程中加入naoh是制备孪晶znxcd1-xs的唯一搭配，选择其他功能类似的试剂和碱溶液也得不到本专利技术的孪晶znxcd1-xs结构；同时，高铼酸铵(nh4reo4)和硫脲(ch4n2s)作为合成丝带状res2的re和s源。
16、需要说明的是，醋酸盐和taa组合是被公认的生成六方晶相固定组合，而本专利技术中所指的孪晶znxcd1-xs结构中包含六方晶相和立方晶相，要在六方晶相基础上生成部分立方晶相的重点就是需要naoh的加入，naoh的作用是先与cd2+和zn2+生成絮状cd(oh)2和zn(oh)2，随后在水热条件下taa中解离的s原子逐步取代其中的oh-生成zn-s键和cd-s键，其中六方晶相会优先形成晶核，随后聚集生长，由于取代过程受cds和zns本身溶度积常数(ksp)差异的影响(ksp:cds<<zns)，会在生成六方晶相基础上同时生长出立方晶相，最终得到孪晶znxcd1-xs)。
17、优选的，所述第一次水热反应的具体步骤包括：
18、(1)取zn(ch3coo)2·2h2o和(ch3coo)2·2h2o溶于蒸馏水中，并向其中加入ch4n2s，进行搅拌获得溶液a；
19、(2)向溶液a中加入4mol·l-1的naoh溶液，并进行搅拌获得混合物a；
20、(3)将混合物a转移到含聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，并加热至180℃保持24小时获得溶液b；
21、(4)将溶液b冷却至室温后，通过离心收集产物，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤多次，经过60℃真空干燥过夜，得到孪晶znxcd1-xs粉末。
22、对于上述第一次水热反应的具体步骤，进一步的，包括：
23、(1)称取3-5mmol zn(ch3coo)2·2h2o和5-7mmol cd(ch3coo)2·2h2o溶于20ml蒸馏水中，向其中加入12.5mmol ch4n2s，搅拌1h；
24、(2)取5ml 4mol·l-1的naoh溶液，缓慢滴加到上述溶液中，混合物继续搅拌1h；
25、(3)将上述混合物转移到50ml含聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中，并加热至180℃保持24小时；
26、(4)冷却至室温后，通过离心收集产物并用去离子水和无水乙醇分别洗涤5次，经过60℃真空干燥过夜，得到孪晶znxcd1-xs粉末。
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂，其特征在于，包括：通过化学键连接的ReS2和Sv-ZnxCd1-xS；
2.根据权利要求1所述的ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂，其特征在于，Sv-ZnxCd1-xS内部具有六方晶相和立方晶相的孪晶结构，晶格内部存在S缺陷；
3.一种如权利要求1所述的ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：依次采用第一次水热反应、焙烧反应和第二次水热反应制备ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂。
4.根据权利要求3所述的ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一次水热反应的具体步骤包括：
5.根据权利要求4所述的ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧反应具体步骤包括：将孪晶ZnxCd1-xS粉末转移到管式炉中，在5％氢氩混合气中150℃维持2h，制备得到具有S缺陷修饰的Sv-ZnxCd1-xS。
6.根据权利要求5所述的ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂的
7.一种如权利要求1-6任一项所述的ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂在光催反应中的应用。
8.根据权利要求7所述的ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂在光催化剂中的应用，其特征在于，所述ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂用于光催化苯甲醇生成苯甲醛和氢气。
9.根据权利要求6所述的ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂在光催化剂中的应用，其特征在于，所述ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂用于光催化苯甲醇生成苯甲醛和氢气的具体步骤包括：
10.根据权利要求7所述的ReS2/Sv-ZnxCd1-xS光催化剂在光催化剂中的应用，其特征在于，制备苯甲醛和氢气的过程中，以苯甲醇水溶液为反应溶液，在光照条件下，空穴和苯甲醇均聚集在Sv-ZnxCd1-xS上，促使苯甲醇氧化生成苯甲醛，而电子主要聚集在ReS2上促进光解水产氢，实现了光催化氧化合成苯甲醛同时产氢。
...【技术特征摘要】
1.一种res2/sv-znxcd1-xs光催化剂，其特征在于，包括：通过化学键连接的res2和sv-znxcd1-xs；
2.根据权利要求1所述的res2/sv-znxcd1-xs光催化剂，其特征在于，sv-znxcd1-xs内部具有六方晶相和立方晶相的孪晶结构，晶格内部存在s缺陷；
3.一种如权利要求1所述的res2/sv-znxcd1-xs光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：依次采用第一次水热反应、焙烧反应和第二次水热反应制备res2/sv-znxcd1-xs光催化剂。
4.根据权利要求3所述的res2/sv-znxcd1-xs光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一次水热反应的具体步骤包括：
5.根据权利要求4所述的res2/sv-znxcd1-xs光催化剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧反应具体步骤包括：将孪晶znxcd1-xs粉末转移到管式炉中，在5％氢氩混合气中150℃维持2h，制备得到具有s缺陷修饰的sv-znxcd1-xs。
6.根据权利要求5所...
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