[发明专利]一种多钼酸衍生的镍金属硫化物的制备及其光催化应用

说明书

一种多钼酸衍生的镍金属硫化物的制备及其光催化应用，本发明涉及一种多钼酸衍生的镍金属硫化物的制备及其光催化应用。本发明目的是解决现有光催化剂的光生空穴的复合和产氢效率的低的问题。所采用的方法：以Waugh型镍钼九多酸和硫脲为原料，采用一步水热合成法，制备出了多钼酸衍生的镍金属硫化物光催化剂，经过光催化产氢和稳定性的测试后，发现其具有较高产氢速率和良好的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种多钼酸衍生的镍金属硫化物纳米材料。

背景技术

利用太阳能进行光解水产氢是一个颇受关注的焦点，光催化产氢是一种可以将太阳能转换为清洁的、可再生的氢能源的技术。相比于单金属硫化物，双金属硫化物以其独特的双金属协同作用，在光催化产氢过程中展现出明显的优势。

多酸(POMs)作为可以同时提供多种过渡金属源的分子平台，良好地解决了引入过渡金属后所引起的各组分成核速率不一致，导致生长过程难以控制的问题。具体而言，一方面，多金属氧酸盐作为一种多核无机金属阴离子氧簇，可以提供多种前过渡金属源(特别是Mo^VI、W^VI和V^V)。另一方面，金属有机聚合物具有多种多样、可协调的结构，有利于第二过渡金属的引入(特别是Co、Ni、Fe和Mn等)。因此，多酸基金属有机配位聚合物作为前驱体为实现高分散的双金属硫化物材料的合成提供了机会。

发明内容

基于以上背景，本发明的目的是提供一种多钼酸衍生的镍金属硫化物的制备及其光催化应用，制备方法简便，成本低。制备所得到的纳米材料具有较高的产氢速率和良好的稳定性。

本发明的目的是这样实现的：

一种多钼酸衍生的镍金属硫化物的制备，包括以下步骤：

(1)称取0.47g硫酸镍溶于5mL的沸水，得到A溶液，下一步称取4.94g钼酸铵，溶于20mL去离子水中，得到B溶液，用1mol/L硫酸溶液调至pH＝4.1，并将B溶液加热至沸腾，将B溶液趁热加入到A溶液中，此时，将0.75g过硫酸钾一并加入。待溶液冷却至室温，进行抽滤洗涤，得到灰色粉末，即为镍钼九多酸，放入60℃的烘箱中干燥待用。

(2)称取0.0369g镍钼九多酸和0.06g的硫脲，分散于10ml的去离子水中，在磁力搅拌器上搅拌2～3个小时，置于水热反应釜中，反应条件为200℃和24h，待反应结束后，自然冷却至室温。

(3)将得到的复合材料，用去离子水反复冲洗，置于60℃的烘箱中干燥，即得到Ni₃S₂-MoS₂，形成花状团簇。

上述的多钼酸衍生的镍金属硫化物的应用，主要是在光催化水产氢方面。

上述应用方法如下：以硫化钠和无水亚硫酸钠作为牺牲剂，光催化分解水产氢的体系为产氢最高的催化体系，平均产氢效率为2770μmol·g^-1·h^-1，从而得出本发明的一种多钼酸衍生的镍金属硫化物是一种高效的光催化分解水的光催化剂。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

本发明采用多酸(POMs)作为可以同时提供多种过渡金属源的分子平台，良好地解决了引入过渡金属后所引起的各组分成核速率不一致，导致生长过程难以控制的问题。突破了以简单钼酸钠和金属盐为主要原料的传统制备双金属硫化物技术线路中反应原料混合不均匀、彼此分离、反应不同步、产物形貌不一、容易团聚等技术瓶颈，从而实现定向制备高分散的均匀分布的双金属硫化物。以500W氙灯为光源，以硫化钠和无水亚硫酸钠作为牺牲剂，平均产氢效率为2770μmol·g^-1·h^-1。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。