本發(fā)明涉及光催化，尤其涉及一種res2/cos2/nis2中空十二面體光催化劑的制備及其光催化應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著環(huán)保意識的不斷提高，新能源技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。其中，氫能因其具有資源豐富、低碳、利用率高等優(yōu)點逐漸被開發(fā)利用。目前，光催化制氫技術(shù)通過太陽光分解水制氫，具有綠色、潔凈、低成本等優(yōu)勢，已成為工業(yè)制氫的重要途徑之一。但是目前開發(fā)的催化劑仍然存在太陽能利用率低、制氫效率低等問題，提高光催化制氫技術(shù)的效率仍然存在挑戰(zhàn)，因而具有低成本、高性能的光催化劑亟待開發(fā)利用。

2、沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)(zifs)具有合適的帶隙、較大的比表面積和可控的結(jié)構(gòu)，已廣泛用于光催化劑的制備。然而，zifs的穩(wěn)定性相對較低，為了改善這一缺點，可以將zifs轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的層狀雙金屬氫氧化物(ldh)，然后煅燒得到中空雙金屬硫化物。由于單一組分的催化劑仍存在光利用率低以及載流子分離效率低等問題，因而可以通過選用合適的半導(dǎo)體材料與中空雙金屬硫化物構(gòu)建異質(zhì)結(jié)光催化劑來解決光利用率低以及載流子分離效率低等問題。

3、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明首先制備了nico-ldh衍生的cos2/nis2中空十二面體，十二面體結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，為高效產(chǎn)氫奠定了基礎(chǔ)。其次，利用一種成本相對較低、性能優(yōu)良的res2與cos2/nis2中空十二面體復(fù)合，res2與cos2/nis2之間構(gòu)建z型異質(zhì)結(jié)，可以有效抑制電子和空穴的重組，進而提高光催化制氫活性。

2、具體來說，本發(fā)明提供了一種新穎的res2/cos2/nis2中空十二面體光催化劑，首先以zif-67為模板合成了coni-ldh，將coni-ldh硫化得到cos2/nis2中空十二面體。隨后通過水熱法將res2原位生長在cos2/nis2表面，合成res2/cos2/nis2中空十二面體光催化劑。

3、本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述res2/cos2/nis2中空十二面體光催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：

4、(1)將六水合硝酸鈷與2-甲基咪唑分別溶于甲醇中，攪拌使其充分溶解，靜置一段時間后，對產(chǎn)物進行離心和洗滌，最后在真空干燥箱內(nèi)干燥，得到zif-67；

5、(2)將zif-67與六水合硝酸鎳分別溶于乙醇中，攪拌使其充分溶解，隨后在90℃下攪拌30min，對產(chǎn)物進行離心和洗滌，最后在真空干燥箱內(nèi)干燥，得到coni-ldh；

6、(3)將coni-ldh和硫粉混合后放于瓷舟中，在ar氣氛下升溫至350℃煅燒90min，得到cos2/nis2十二面體；

7、(4)將cos2/nis2十二面體溶于去離子水中，超聲使其溶解，然后依次加入高錸酸銨和硫代乙酰胺，攪拌均勻后將溶液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)器中，在200℃下加熱16h，通過離心、洗滌和干燥，得到res2/cos2/nis2十二面體光催化劑。

8、優(yōu)選的，所述步驟(1)中六水合硝酸鈷與2-甲基咪唑的質(zhì)量比為(0.5～3):1。

9、優(yōu)選的，所述步驟(2)中zif-67與六水合硝酸鎳的質(zhì)量比為(0.5～2):1。

10、優(yōu)選的，所述步驟(3)中coni-ldh和硫粉的質(zhì)量比為1:(10～20)。

11、優(yōu)選的，所述步驟(3)中高溫煅燒的升溫速率為1～3℃/min。

12、優(yōu)選的，所述步驟(4)中高錸酸銨和硫代乙酰胺的質(zhì)量比為1:(0.5～1)。

13、優(yōu)選的，所述步驟(4)中cos2/nis2的含量為0.05～0.5g/l。

14、本發(fā)明的又一目的在于提供一種上述res2/cos2/nis2空心十二面體光催化劑在催化裂解水制氫中的應(yīng)用。

15、在250ml石英反應(yīng)器中加入90ml去離子水、10ml三乙醇胺和10mg?res2/cos2/nis2光催化劑，然后加入曙紅作為光敏劑。攪拌溶解后，將反應(yīng)器組裝在玻璃自動在線氣體分析系統(tǒng)上。在300w氙燈照射下，測定res2/cos2/nis2光催化劑的產(chǎn)氫量。在測試期間，保持體系溫度為6℃。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的res2/cos2/nis2空心十二面體光催化劑，制備方法簡單且原料易得，本發(fā)明制備得到的res2/cos2/nis2空心十二面體光催化劑具有良好的光催化產(chǎn)氫性能以及循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種res2/cos2/nis2中空十二面體光催化劑的的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的res2/cos2/nis2的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中六水合硝酸鈷與2-甲基咪唑的質(zhì)量比為(0.5～3):1。

3.如權(quán)利要求1所述的res2/cos2/nis2的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中zif-67與六水合硝酸鎳的質(zhì)量比為(0.5～2):1。

4.如權(quán)利要求1所述的res2/cos2/nis2的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中coni-ldh和硫粉的質(zhì)量比為1:(10～20)。

5.如權(quán)利要求1所述的res2/cos2/nis2的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中高溫煅燒的升溫速率為1～3℃/min。

6.如權(quán)利要求1所述的res2/cos2/nis2的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中高錸酸銨和硫代乙酰胺的質(zhì)量比為1:(0.5～1)。

7.如權(quán)利要求1所述的res2/cos2/nis2的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中cos2/nis2的含量為0.05～0.5g/l。

8.如權(quán)利要求1所述的res2/cos2/nis2空心十二面體光催化劑在光催化制氫中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種ReS2/CoS2/NiS2中空十二面體光催化劑，探究了其光催化產(chǎn)氫活性及穩(wěn)定性。所述ReS2/CoS2/NiS2光催化劑的制備方法如下：首先以ZIF?67為模板合成了CoNi?LDH，硫化得到中空CoS2/NiS2十二面體，然后通過水熱法將ReS2原位生長在CoS2/NiS2表面，得到ReS2/CoS2/NiS2中空十二面體光催化劑。ReS2/CoS2/NiS2光催化劑在可見光照射下3小時內(nèi)的產(chǎn)氫率可達40111.84μmol/g。ReS2與CoS2/NiS2之間構(gòu)建的Z型異質(zhì)結(jié)不僅提高了光生載流子的分離效率，而且提高了光催化活性。通過測試表明，ReS2/CoS2/NiS2具有良好的產(chǎn)氫性能及穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：韓吉姝,紀亭亭,王建翔,韓雨晨,王磊,趙瑞陽
受保護的技術(shù)使用者：青島科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17