[发明专利]一种La掺杂TiO2

说明书

本发明涉及光催化产氢技术领域，且公开了一种La掺杂TiO₂‑CdS异质结的光催化产氢材料，以葡萄糖为碳源，经热处理得到碳纳米微球，以其为模板，经煅烧得到La掺杂TiO₂空心微球，La以La³⁺的形式存在，Ti以Ti⁴⁺的形式存在，La掺杂产生La‑O，形成氧缺陷，吸附氧气形成O^‑基团，进行空穴捕获，抑制载流子的复合，在油包水乳液介质中合成出CdS纳米花，与La掺杂TiO₂空心微球形成异质结结构，CdS的导带比TiO₂的导带更负，光生电子从CdS的导带转移到TiO₂的导带，有效抑制光生电子‑空穴复合，纳米TiO₂具有优异的抗化学和光腐蚀性能，增加负荷材料的使用寿命，使得La掺杂TiO₂‑CdS异质结的光催化产氢材料具有优异的光催化产氢性能。

技术领域

本发明涉及光催化产氢技术领域，具体为一种La掺杂TiO₂-CdS异质结的光催化产氢材料及其制法。

背景技术

随着对化石燃料的依赖性越来越强，使得全球环境污染越来越严重，人们不得不对清洁能源重视起来，并且迫切的希望开发和使用清洁能源，一种解决办法是利用可再生电力或者直接利用太阳能来分解水生产氢气，而氢气是被公认的最清洁的能源。

TiO₂半导体可以用于催化分解水制氢，使得被越来越多的科研人员关注，希望在半导体催化产氢领域有所突破，具有光响应的半导体由于不需要像电催化一样使用二次能源，更是成为重点研究领域。

TiO₂半导体具有独特的光学、电学、化学性质，具有稳定的化学性质、较好的耐酸碱腐蚀、廉价、光催化活性高等优点，但是其禁带较宽，使得太阳光的利用率很低，CdS是一种典型的窄带隙半导体光催化材料，具有很高的可见光催化活性，但是CdS易发生光腐蚀，使得其使用寿命较低，因此，我们采用La掺杂TiO₂-CdS异质结的方式来解决上述问题。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种La掺杂TiO₂-CdS异质结的光催化产氢材料及其制法，解决了TiO₂光催化产氢效率低的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种La掺杂TiO₂-CdS异质结的光催化产氢材料，所述La掺杂TiO₂-CdS异质结的光催化产氢材料制备方法如下：

(1)向烧杯中加入去离子水、葡萄糖，置于磁力搅拌仪中搅拌5-15min，再置于反应釜中，在180-200℃下热处理2-4h，冷却、洗涤并干燥，得到碳纳米微球；

(2)向烧杯中加入去离子水、硝酸镧、四氯化钛，置于磁力搅拌仪中搅拌2-4h，再加入碳纳米微球，搅拌12-36h，离心并干燥，将干燥产物置于马弗炉中，进行煅烧过程，冷却，得到La掺杂TiO₂空心微球；

(3)向烧杯中加入去离子水、正庚醇、La掺杂TiO₂空心微球、硫代乙酰胺、醋酸镉，置于磁力搅拌仪中搅拌1-3h，再超声10-20min分散均匀得到乳液，将乳液置于45-55℃下超声30-60min，冷却，加入乙醇破乳，离心、洗涤并干燥，得到La掺杂TiO₂-CdS异质结的光催化产氢材料。

优选的，所述步骤(1)中磁力搅拌仪包括主体，主体的底部活动连接有电机，电机的顶部活动连接有连接杆，主体的中间活动连接有隔板，隔板的中间活动连接有齿轮一，连接杆的顶部活动连接有齿轮二，齿轮二的左侧活动连接有齿轮三，齿轮三的顶部活动连接有磁铁，主体的中间活动连接有底板，底板的顶部活动连接有烧杯。