[发明专利]一种近红外光响应的用于同时选择性氧化苯甲醇和产氢的光催化材料

说明书

本发明公开了一种近红外光响应的用于同时选择性氧化苯甲醇和产氢的光催化材料的制备及其应用。通过简单的光沉积和浸渍法，可以制得到硫化镉纳米线‑二硫化钼‑金纳米棒复合材料。在近红外光照射下，所制备的硫化镉纳米线‑二硫化钼‑金纳米棒复合材料比硫化镉纳米线‑金纳米棒复合材料具有更高的光催化产氢和氧化苯甲醇的活性。该法制备过程简单，反应条件温和，材料可以实现有效回收，且同时光催化产氢和氧化苯甲醇具有重要的实际应用价值，有利于环境和能源的可持续发展。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种近红外光响应的用于同时选择性氧化苯甲醇和产氢的光催化材料及其制备方法。

背景技术

随着全球工业化进程地不断发展，能源短缺问题成为人们面临的重要问题之一，严重地威胁了人类社会的可持续发展。因此，清洁可再生能源的开发成为世界各国共同关注的焦点。光催化技术是一种利用太阳能激发半导体进行光催化还原的技术，因其具有高效先进、经济环保等特点，得到了许多研究者的青睐。然而，到目前为止，大多数的光催化材料对太阳光的利用率都普遍偏低，且主要都集中在紫外光和可见光部分，而占太阳光谱中50%以上的红外光却很少被利用。

光解水产氢通过利用太阳能制备出清洁能源氢气，被认为具有广泛的应用前景，然而，目前光解水产氢体系中普遍需要加入牺牲剂作为电子给体以捕获光生空穴。而牺牲剂的加入不仅仅会增加整个反应体系的成本，也将光生空穴的能量浪费。我们知道选择性有机转化领域中通常会用到光生空穴来驱动反应，如果能将光生电子用于产氢的同时也利用光生空穴来催化氧化有机反应物，那么一个催化剂就被赋予了双重功效，在获得清洁能源的同时也能制备出精细化工产品，这将大大提高催化剂的整体效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近红外光响应的用于同时选择性氧化苯甲醇和产氢的光催化材料及其制备方法，并将其应用在选择性氧化苯甲醇到苯甲醛和产氢的反应体系中。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种近红外光响应的用于同时选择性氧化苯甲醇和产氢的光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）硫化镉纳米线的制备：将二乙基二硫代氨基甲酸镉加入到含有40 mL乙二胺的反应釜中，然后溶剂热24小时，待降至室温以后再用水和乙醇洗涤，并在60℃条件下烘干；

（2）硫化镉纳米线-二硫化钼复合材料的制备：将步骤（1）制得的硫化镉纳米线加入到50mL水中，超声分散均匀，通氮气30分钟后，加入四硫代钼酸铵溶液，搅拌30分钟，然后在可见光照射下光照1小时，光照完成之后将催化材料洗涤并用氮气吹干；

（3）硫化镉纳米线-二硫化钼-金纳米棒复合材料的制备：将步骤（2）制得的硫化镉纳米线-二硫化钼复合材料分散在100 mL水中，然后加入金纳米棒溶液，搅拌1小时之后，洗涤后用氮气吹干，得到硫化镉纳米线-二硫化钼-金纳米棒复合材料。

步骤（1），溶剂热温度为180℃。

步骤（2），所用的四硫代钼酸铵的浓度为16.8 mg/mL。

步骤（2），通入氮气的速率为80 mL/min

步骤（2），所述可见光光照的波长为λ > 420 nm。

步骤（3），所述金纳米棒的浓度为0.05 mg/mL。

本发明制备的硫化镉纳米线（CdS），硫化镉纳米线-二硫化钼（CdS-MoS₂），硫化镉纳米线-二硫化钼-金纳米棒复合材料（CdS-MoS₂-Au NRs）用于近红外光照射下同时光催化产氢和选择性氧化苯甲醇到苯甲醛。

近红外光照射下同时光催化产氢和选择性氧化苯甲醇反应具体步骤如下：