本发明专利技术公开了一种响应可见光的光解水制氢催化剂及其制备方法。所述催化剂由CdS和负载在CdS上的助剂组成；所述助剂为NiS与PdS、Ru2S3、Rh2S3和Ag2S中任一种的混合物。将所述CdS加入至含S化合物的水溶液中，在搅拌的条件下，再继续加入含Ni化合物和含Pd、Ru、Rh和Ag中任一种的化合物，经搅拌即得所述光解水制氢催化剂。本发明专利技术所提供的能吸收可见光的光催化剂的助剂中引入了Ni金属，显著降低了贵金属助剂的负载量，可以降低催化剂的制备成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于光催化剂
技术介绍
光催化是一种新兴的环境净化和能源转换技术。在环境净化方面，光催化剂可有效地降解吸附在其表面上的有害气体分子、杀灭细菌、抑制病毒，将有害有机物、细菌等转化为水和二氧化碳等无害物质，且没有任何二次 污染。在能源转化方面，利用光催化技术可以将光能转化为化学能，比较常见的是光解水制氢技术，将太阳能直接转换为氢能。随着光催化技术的发展，有望利用太阳光，直接从各种水体中获得最为清洁的能源一氢能，解决今后的全球能源和环境问题。光催化技术的广泛和有效利用，取决于光催化反应的效率。早期研发的光解水催化剂均是对紫外光部分具有较好的响应，近期研发的硫化镉系催化材料是对可见光具有响应的典型代表催化体系。硫化镉能强烈吸收可见光，形成具有极强的还原和氧化能力的自由电子和电子空穴，当产生的自由电子和空穴迁移到达粒子的表面，水化合产生·0Η等各种游离基，最终将水直接分解成氢气和氧气。因此，改善光催化剂性能是提高光催化效率的关键。可以通过以下几个途径提高光催化剂的活性(1)光催化材料纳米化和提闻比表面积；(2)提闻结晶度，降低晶格缺陷；(3)调变禁带结构,提闻对可见光的吸收和利用；(4)利用负载助剂促进电子转移和提供表面活性位以及形成异质结。在以上方法中，途径(3)和(4)技术空间最大和应用前景最为广泛，同时(4)中技术相对简单而提高效率明显，又能在一定程度上提升稳定性，因此近几年来倍受人们重视和研究。1972年日本科学家Fujishima和Honda等用TiO2单晶电极实现了光催化分解水制氢，从而将太阳能直接转化为氢能，实现人工光合作用，为解决全球的能源问题提供了极好的技术途径。近几十年来，围绕如何制备廉价、高活性的光催化材料各国科技工作者做了大量研究，以TiO2和CdS为代表的大量高活性的光催化剂被报道。针对响应可见光的CdS催化体系，国内已有专利技术公开。西安交通大学专利CN1803278专利技术了一种钽钛酸硫化镉载钼层状复合催化剂的制备方法，最高产氢速率144umol/h，在420nm处的量子效率为6. 3%，对可见光全波段区域的光能转换效率为I. 67%，所得催化剂稳定性较好，但该催化剂制备方法上步骤繁琐，原料复杂，制备周期较长，且催化剂光能转化效率较低，因此，实现规模化生产的可能性有限。中国科学院理化技术研究所的专利CN102266787A公开一种新型不含贵金属光解水制氢催化剂的制备方法，该技术是利用石墨烯作为助催化剂，制备CdS-石墨烯复合材料。石墨烯材料具有良好的电子聚集和传输功能，促进了电子空穴的有效分离，减少了质子复合的几率，增加了光催化剂的光催化效率和光分解水制氢效率。而且石墨烯材料制备方法简单，比贵金属成本低廉、且对环境没有污染，利于大规模制备生产。但其不足之处在于石墨烯本身尚难以大规模制取，价格高昂，品质难以保证，同时，其可见光催化效率和光分解水制氢效率有待进一步研究提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，本专利技术提供的催化剂具有较强的可见光吸收能力，能有效吸收高达540nm左右的可见光，能在可见光下表现出高效的光解水制氢活性。本专利技术所提供的一种响应可见光的光解水制氢催化剂，由CdS和负载在CdS上的助剂组成；所述助剂为NiS与PdS、Ru2S3> Rh2S3和Ag2S中任一种的混合物。上述的光解水制氢催化剂中，所述NiS的质量百分含量(即负载量)可为O. 22 5. 5%,如 1% 3. 5%、1%、I. 5% 或 3. 5% ;所述 PdS、Ru2S3、Rh2S3 和 Ag2S 中任一种的质量百分含量(即负载量)可为O. Γ3. 0%，如PdS的含量可为O. 4%、Ru2S3的含量可为O. 38%、Rh2S3的含量可为O. 31%和Ag2S的含量可为O. 16%。 本专利技术所提供的上述光解水制氢催化剂的制备方法，包括如下步骤将所述CdS加入至含S化合物的水溶液中，在搅拌的条件下，再继续加入含Ni化合物和含Pd、Ru、Rh和Ag中任一种的化合物，经搅拌即得所述光解水制氢催化剂，该方法即为沉积法。上述的制备方法中，在加入所述含Ni化合物和含Pd、Ru、Rh和Ag中任一种的化合物后，经搅拌广2小时即得所述催化剂。本法还提供了另一种上述光解水制氢催化剂的制备方法，包括如下步骤将所述CdS、含S化合物、含Ni化合物、含Pd、Ru、Rh和Ag中任一种化合物和水加入至高压反应釜中，然后经水热反应即得所述光解水制氢催化剂，该方法即为水热法。上述的制备方法中，所述水热反应的温度可为105 240°C，时间可为2 8小时；如在105°C的条件下反应8h、在140°C的条件下反应6h或240°C的条件下反应2h。上述的制备方法中，所述方法还可包括将所述光解水制氢催化剂置于8(T95°C下干燥的步骤。上述的制备方法中，所述含S化合物可为硫化钠和硫脲中任一种；所述含Ni化合物可为硝酸镍、醋酸镍、氯化镍和硫酸镍中任一种；所述含Pd化合物可为氯化钯，所述含Ru化合物可为氯化钌，所述含Rh化合物可为氯化铑，所述含Ag化合物可为硝酸银。上述的制备方法中，所述CdS是按照包括如下步骤的方法制备的将含Cd化合物和所述含S化合物混合后进行水热反应即得所述CdS ;所述含Cd化合物可为硝酸镉、醋酸镉、氯化镉和硫酸镉中任一种；所述水热反应的温度可为14(T210°C，如在140°C的条件下反应48h、在200°C的条件下反应36h或在21 (TC的条件下反应24h。本专利技术具有如下有益效果太阳所释放的能量一年中达地球表面的总量是5.5X1026J，为现在全人类一年所消费能源总和的一万倍。太阳能的低密度及其不稳定性限制了它的应用，特别是将其转换为电能的直接利用。水和阳光可称是取之不尽的物质。从水中获得的氢，作为能源使用后又回到了水的形态，是一种完全的可持续开发和利用。利用光催化技术能将太阳能直接转换为化学能——氢能。光解水能否实用化最终将取决于能量转化效率。迄今为止人们所发现和研制的能用于光解水的光催化剂中大多数仅能吸收其波长小于400nm的紫外线。而紫外线在太阳光中只占3%左右。所以，本专利技术所提供的光催化剂能吸收可见光，能极大地利用太阳光，实现高效光解水制氢，对解决未来的能源和环境问题具有积极的意义。另外，本专利技术所提供的能吸收可见光的光催化剂的助剂中引入了 Ni金属，显著降低了贵金属助剂的负载量，可以降低催化剂的制备成本。具体实施例方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中，气相色谱在线定量分析的检测条件为Ar载气；5A分子筛色谱柱；柱温40°C ;热导温度60°C ;桥流80mA。实施例I、(lwt%) NiS- (O. 4wt%) PdS/CdS的沉积法制备及其催化产氢效果I)将200ml O. 2M硫化钠水溶液缓慢加入250ml O. 2M醋酸镉水溶液中，搅拌24小时后静置24小时,将沉淀物转入高压水热爸进行水热；水热温度为210°C,水热24小时；而后抽滤，80 V干燥可得CdS。2)将O. 15g (O. OOlmol)制得的CdS放入50ml硫化钠溶液(5M)中，不断搅拌，缓慢加入O. 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种响应可见光的光解水制氢催化剂，其特征在于：所述催化剂由CdS和负载在CdS上的助剂组成；所述助剂为NiS与PdS、Ru2S3、Rh2S3和Ag2S中任一种的混合物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林培宾，李强，杨俞，苏佳纯，上官文峰，孙洋洲，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油新能源投资有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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