[发明专利]一种硫化铜/硫化钨复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫化铜/硫化钨复合光催化剂及其制备方法，所述复合光催化剂是CuS/WS₂复合物，其中WS₂呈树叶状生长，CuS由纳米片组装而成分散在WS₂周围。本发明的CuS/WS₂复合光催化剂在紫外、可见及红外光范围内均显示了很好的光吸收，在全光谱照射下能够有效地光催化还原二氧化碳和重金属离子，降解有机苯系和染料等有机污染物。本发明的制备方法简单，操作方便，成本低廉，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，具体涉及一种硫化铜/硫化钨复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

1979年，Inoue等在Nature上报道多种半导体粉末TiO₂，ZnO，CdS，GaP，SiC和WO₃在水溶液中可以光催化还原CO₂转化成甲酸、甲醛、甲醇和甲烷，认为太阳能光催化还原CO₂技术是最佳CO₂转化途径之一，是半导体光催化发展史上的一个里程碑。半导体TiO₂具有高比表面积、优异化学和光电性能、无毒、低成本等特点，被认为是最具潜力的催化剂。但是，TiO₂对太阳能的利用范围仅限于紫外光，同时催化活性很低。同时研究者开发了新型可见光催化剂，比如铋基半导体、硫化物、氧化物和Z体系催化剂等用于光催化还原CO₂。但是，大多催化剂仅仅能够响应紫外光或部分可见光，红外光区域几乎未被利用，而且仍存在活性低和选择性差的问题。研制高效全光谱响应的光催化剂是半导体光催化领域需要解决的关键问题之一，也是实现国家中长期科学和技术发展规划，促进国家战略性新兴产业发展的迫切要求。

过渡金属硫族化合物具有类石墨烯结构，层内原子间以共价键结合，层间以较弱的范德华力结合，被用于电催化、光催化、摩擦润滑剂、锂/钠电池等领域。典型的过渡金属硫族化合物CuS是直接带隙半导体，能带宽度为1.2-2.0eV,具有独特的电子、光学和热学性能，被广泛用于锂离子电池、太阳能电池、超导体和非线性材料。特别是，CuS在可见光区域内低的反射率，红外光区域内高的反射率，使得它能够有效地利用太阳光，作为一种有潜力的光催化剂，用于还原CO₂和降解有机污染物。但是，到目前为止，对于CuS及其复合物用于光催化还原CO₂，还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供其中WS₂呈树叶状生长，CuS由纳米片组装而成分散在WS₂周围。本发明的CuS/WS₂复合光催化剂在全光谱范围内均展现了良好的光吸收，能够有效地还原二氧化碳和重金属离子，去除苯系和染料等有机污染物。本发明的制备方法简单，操作方便，成本低，适用于工业化生产。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种硫化铜/硫化钨复合光催化剂，由CuS与WS₂复合而成，其中WS₂呈树叶状生长，CuS由纳米片组装而成分散在WS₂周围。

所述的光催化剂中CuS与WS₂的质量比为5％～15％。

上述的硫化铜/硫化钨复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

第一步，将铜源、钨源和表面活性剂一起溶解于水中，超声分散，得到均匀混合液A；

第二步，将硫源溶解于水中，超声分散，得到溶液B；

第三步，将溶液B滴加到溶液A中，搅拌，得到混合液C，然后将混合液C转移到高压反应釜中，在150～180℃恒温下反应24h，清洗，干燥，得到CuS/WS₂复合光催化剂。

上述技术方案中，所述的铜源通常为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、醋酸铜中的至少一种。