[发明专利]一种H-TiO2/CdS/Cu2-xS纳米带的制备方法

说明书

一种H‑TiO₂/CdS/Cu_2‑xS纳米带的制备方法，本发明涉及半导体复合材料的制备方法，它是要解决现有的催化剂对太阳能转化率较低、成本较高的技术问题。本方法：首先将TiO₂纳米带进行酸腐蚀和还原气氛处理，得到表面粗糙的H‑TiO₂纳米带：再利用化学浴沉积方法，在H‑TiO₂纳米带表面修饰CdS纳米颗粒，得到H‑TiO₂/CdS纳米复合物；最后通过离子交换的方法，用Cu⁺部分还原Cd²⁺，得到H‑TiO₂/CdS/Cu_2‑xS纳米带催化剂。此催化剂对于可见光和近红外区域有很好的光响应，该材料可用作光解水制氢反应中。

技术领域

本发明涉及一种半导体复合材料的制备方法。

背景技术

随着社会的不断发展，在史前形成，孕育数百年的化石燃料，如煤炭、天然气和石油等这些在人类生活中起着重要作用的不可再生能源，正在不断的减少，甚至濒临枯竭。同时这些化石燃料在燃烧使用的过程中，会释放很多氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物等空气污染物，使全球气候发生变化，严重影响着人类的健康问题。因此，寻找可再生、清洁的能源，成了当今世界迫在眉睫的任务和使命。通过光催化水分解产生大量的氢，在这个催化过程中，只涉及到质子、能量和水之间的转化，并没有产生任何的副产物和污染物。因此，光催化过程对于能量和环境方面做出了极大的贡献。而制备催化剂，有效的吸收太阳光，促进水分解成为了具有挑战的任务。太阳能光谱包括仅占全谱6.8％的紫外光谱(小于400nm)、38.9％的可见光光谱(400-700nm)、还有54.3％的红外光谱(760-3000nm)。从波谱的分布可以看出，发展可见光下有活性、价廉、有效稳定的催化剂是一项非常有意义的工作。但是，目前多种半导体相结合的复合材料，不能充分的利用太阳能光谱，大多数催化剂依靠贵金属等作为助催化剂，从而使制备成本较高。而如果在光催化领域设计并合成一种能够吸收全波谱的催化剂，对于光催化领域而言，又将会是一个新的突破。

发明内容

本发明是要解决现有的催化剂对太阳能转化率较低、成本较高的技术问题，而提供一种H-TiO₂/CdS/Cu_2-xS纳米带的制备方法。

本发明的H-TiO₂/CdS/Cu_2-xS纳米带的制备方法，按以下步骤进行：

一、将纳米二氧化钛分散于NaOH溶液中，待超声均匀后，转移至聚四氟乙烯反应釜中，在160～180℃保持48～60h；冷却到室温后，得到Na₂Ti₃O₇粉末；将Na₂Ti₃O₇粉末用去离子水洗涤干净，再加入到HCl溶液中搅拌24h～48h，用去离子水清洗干净后，将得到的H₂Ti₃O₇白色粉末与H₂SO₄溶液一起放入聚四氟乙烯反应釜中，在80～100℃保持 12～24h；最后，将获得的产物用去离子水和无水乙醇清洗干燥后，放在马弗炉中在 400～600℃煅烧2～6h，得到具有粗糙表面的TiO₂纳米带；

二、将步骤一得到的粗糙表面的TiO₂纳米带在氮气与氢气的混合气体的气氛中，升温至400～600℃并保温4～6h，得到H-TiO₂纳米带；