一种在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色ZnS纳米材料制备方法

专利检索2024-12-15  33


本发明属于光催化材料领域,特别涉及一种在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法。


背景技术:

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、化石燃料的过度使用造成了严重的能源短缺和环境问题,这迫使我们对绿色可再生能源转换和无碳能源替代进行进一步的探索。氢作为高能量密度、零排放的最清洁燃料之一,受到了广泛的研究关注。光化学水分解是一种将太阳能转化为替代化石燃料的可持续策略,被认为提供了一种清洁、高性能的制氢途径。目前,大量基于半导体的光催化剂得到了广泛的研究,如tio2、cds、znxcd1-xs、g-c3n4等。然而,半导体光催化剂的光收集能力差、电荷转移缓慢、电子与空穴复合率高、化学稳定性弱、量子效率低等问题极大地限制了其在实践中的大规模应用。迄今为止,人们一直致力于开发高效的水裂解光催化剂,使其具有相对合适的带隙、高效的可见光吸收和提高的电子转移效率。

3、在各种光催化剂中,金属硫化物尤其是zns因其无毒金属、化学稳定性高等突出优点而受到广泛关注,具有潜在的光催化性能。然而,zns的禁带宽度(3.7ev),致使其只能利用紫外光(<400nm),而紫外线仅占到达地球表面的太阳能的5%,不能对可见光响应。而且世界上的zns多为白色,黄色,几乎没有粉红色的出现。

4、专利cn113509945a公开了一种可见光响应型硫化锌光催化剂的制备方法及其应用,在容器中放入硫氰化钾和氯化锌,使用玻璃棒搅拌后放入马弗炉中分别在200℃和400℃下煅烧2h,即可制备出在可见光下响应的zns光催化剂。但其需要煅烧处理,能耗较高,对提高zns纳米材料在紫外可见光下催化产氢性能的问题也未有涉及。


技术实现思路

1、为了解决上述问题,本发明提供一种在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法。本发明首次发现:采用六水合硝酸锌和硫脲为原料,配合乙醇胺的溶剂效应,水热合成的zns纳米材料为粉红色,能够对可见光响应,在紫外可见光下的催化产氢性能显著提升。

2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

3、本发明的第一个方面,提供了一种在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法,包括:

4、将锌盐和硫脲溶于混合溶剂中,混合均匀,再添加聚乙烯吡咯烷酮,混合均匀,加热至120℃-180℃进行水热反应,得到固体粉末;

5、将所述固体粉末洗涤、干燥,即得。

6、在一些实施方式中,所述锌盐为六水合硝酸锌。

7、在一些实施方式中,所述锌盐和硫脲的质量比为2.38-2.4:0.609-0.61。

8、在一些实施方式中,所述锌盐与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为2.38-2.4:0.05。

9、在一些实施方式中,所述水热反应的时间为4-6h。

10、在一些实施方式中,所述混合溶剂为水和乙醇胺的混合液。

11、在一些实施方式中,所述混合溶剂中,水和乙醇胺的体积比为3:1-1.2。

12、本发明的第二个方面,提供了上述的方法制备的在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料。

13、相较于白色zns纳米材料,本发明制备的zns纳米材料为粉红色,在可见光区域有更优的吸收性能。

14、本发明的第三个方面,提供了上述的粉红色zns纳米材料在光催化析氢中的应用。

15、在一些实施方式中,采用紫外光和/或可见光。

16、本发明的有益效果

17、(1)本发明使用六水合硝酸锌和硫脲合成zns纳米材料,配合乙醇胺的溶剂效应,有效地增强了可见光吸收和改善了载流子分离,zns-160在300w紫外可见光照射下表现出优异的光催化析氢活性,达到7631.70μmol·h-1·g-1,并且在循环四次以后,产氢性能依旧很好,相比较其他的方法,此方法产氢能力高效。

18、(2)本发明制备方法简单、实用性强,易于推广。



技术特征:

1.一种在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法,其特征在于,所述锌盐为六水合硝酸锌。

3.如权利要求1所述的在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法,其特征在于,所述锌盐和硫脲的质量比为2.38-2.4:0.609-0.61。

4.如权利要求1所述的在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法,其特征在于,所述锌盐与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为2.38-2.4:0.05。

5.如权利要求1所述的在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法,其特征在于,所述水热反应的时间为4-6h。

6.如权利要求1所述的在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法,其特征在于,所述混合溶剂为水和乙醇胺的混合液。

7.如权利要求6所述的在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料制备方法,其特征在于,所述混合溶剂中,水和乙醇胺的体积比为3:1-1.2。

8.如权利要求1-7任一项所述的方法制备的在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色zns纳米材料。

9.权利要求8所述的粉红色zns纳米材料在光催化析氢中的应用。

10.如权利要求9所述的粉红色zns纳米材料在光催化析氢中的应用,其特征在于,采用可见光。


技术总结
本发明属于光催化材料领域,提供了一种在紫外可见光下具有高催化产氢性能的粉红色ZnS纳米材料制备方法,包括:将锌盐和硫脲溶于混合溶剂中,混合均匀,再添加聚乙烯吡咯烷酮,混合均匀,加热至120℃‑180℃进行水热反应,得到固体粉末;将所述固体粉末洗涤、干燥,即得。本发明使用六水合硝酸锌和硫脲合成ZnS纳米材料,增强了可见光吸收和改善了载流子分离,ZnS在紫外可见光照射下表现出优异的光催化析氢活性和循环稳定性。

技术研发人员:刘海霞,高上杰,鲁永鑫,马腾
受保护的技术使用者:齐鲁工业大学(山东省科学院)
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
转载请注明原文地址:https://win.8miu.com/read-1147386.html

最新回复(0)