[发明专利]颗粒状多组分硫化物-铂异质结光催化复合材料制备方法及其产氢应用

说明书

本发明公开了一种颗粒状多组分硫化物‑铂异质结光催化复合材料制备方法及其产氢应用。所述的制备方法包括如下步骤：S1：利用氯化物和福美钠反应得到含硫钼源二甲基二硫代氨基甲酸钼Mo(dedc)₅和钨源二甲基二硫代氨基甲酸W(dedc)₆；S2：将含硫钼源、钨源和镉源前驱体加入到有机溶剂中，充分搅拌，混合均匀，得到前驱反应液；S3：将所述前驱反应液进行一步液相微波辅助法快速合成，得到多组分硫化物复合材料；S4：利用硼氢化钠还原氯铂酸，从而得到颗粒状多组分硫化物‑铂异质结光催化复合材料。所述制备方法通过特定的工艺步骤与工艺参数的选择与组合，从而得到了具有优良制氢性能的颗粒状多组分硫化物‑铂异质结光催化复合材料，可将其用于光解水制氢领域。

技术领域

本发明属于无机半导体材料领域和能源材料领域，具体是供了不同种半导体相互结合形成异质结光催化复合材料的制备及用途，更具体而言，提供了一种颗粒状多组分硫化物-铂异质结光催化复合材料制备及产氢应用。

背景技术

氢能作为一种理想、环保、清洁、可再生的能源正受到人们越来越多的关注。在所有的化学能源中，氢气具有最高的能量密度，达到了142MJ kg^-1。因此，未来氢能被认为是最有前景的可替代化石资源的能源，那么开发清洁的、低成本的技术促进氢气的释放反应则至关重要。目前，光催化分解水备受科学家们的关注，其需要具有特殊能带结构的半导体为催化剂，在光照下反应制备氢气。具有特殊能带结构的半导体催化剂的设计制备以及构建合适的催化反应体系是光催化制氢领域的重点。

在无机半导体材料领域CdS是一种典型半导体，CdS光催化剂的带隙为2.4eV，导带电位(-0.87eVvs THE)和价带电位(1.5eV)位置能够满足完全光分解水的条件。因此，CdS可以提高太阳光的利用率而成为硫化物体系中备受关注的半导体催化剂之一。然而，单纯的催化剂存在着不同的问题：太阳能利用率低、光腐蚀现象、产氢效率低、稳定性差以及过电势高等问题。

改性CdS的主要方法有：形貌调控、构建异质结、负载助催化剂、添加牺牲剂等。其中利用负载助催化剂可以改善该问题，可有效提高半导体催化剂制氢效率。

CN103566953A和CN201610162861.9里介绍过CdS/MoS₂的复合材料制备与应用，其材料具有良好的光催化效率。

CN201710411607.2里介绍了MoS₂/WS₂复合材料的制备，所制备的MoS₂/WS₂纳米层状复合材料可应用于润滑油添加剂、光电材料、储氢、光催化等领域。

合成多组分硫化物-铂异质结光催化复合材料的方法有很多种，包括化学气相沉积法合成、溶剂热、水热法等，其中化学气相沉积法实验条件较苛刻，需要惰性气体和高温环境，操作不易；溶剂热和水热法均在反应釜内反应，无法观察到材料合成过程且所需时间长达10小时，效率较低。

基于以上方法存在的缺陷，设计出一种简单、安全、快速的多组分硫化物-铂异质结光催化复合材料制备方法显得十分重要，特别是在光催化分解水制氢中有着潜在的应用价值，这也是本发明得以完成的基础所在和动力所依。

发明内容

为了克服上述所指出的合成多组分硫化物-铂异质结光催化复合材料中所存在的诸多缺陷，提供一种简单、快速、经济且环保的方法来制备具有规则、形貌可控的新型多组分硫化物-铂异质结复合材料的方法，以及得到该具有规则、形貌可控的多组分硫化物-铂异质结的复合材料，并研究其在光催化领域中的应用，本发明人进行了深入的研究，在付出了大量的创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，作为本发明的第一个方面，本发明提供了一种颗粒状多组分硫化物-铂异质结光催化复合材料制备方法，其技术方案包括以下步骤：