[发明专利]一种硒化镉/钼酸钙光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种硒化镉/钼酸钙光催化剂及其制备方法，以及该光催化剂在分解水制氢中的应用。所述材料由如下方法制备：(1)利用超声沉淀法合成钼酸钙；(2)合成水相硒化镉纳米晶；(3)将硒化镉纳米晶修饰于钼酸钙表面获得硒化镉/钼酸钙光催化剂。本发明制备的硒化镉/钼酸钙光催化剂具有合成方法简单，原料价格低廉等优点。使用本发明制备的硒化镉/钼酸钙进行光催化制氢，相较于钼酸钙其制氢效率得到很大提升，6小时的光催化制氢量可以达到48141.5μmol/g，并且该材料在制氢过程中具有良好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种硒化镉/钼酸钙光催化剂及其制备方法，以及该光催化剂在分解水制氢中的应用。

背景技术

为了解决能源短缺以及环境污染等问题，光催化分解水作为一种新型的制氢方式，引起了广泛的研究。钼酸盐光催化剂，具有晶体结构稳定、环境友好、元素资源丰富、成本低、易于形貌/尺寸调控等优点。但因其带隙较宽，光吸收范围窄，光生电子-空穴复合快，限制了其在光催化领域的应用。II-VI族纳米晶是一类重要的低维半导体材料，通过调节其组分、尺寸大小等方法可调控其能带结构，进一步调控其吸收和发射性质。其中硒化镉纳米晶具有适宜的能带宽度和光吸收范围，被认为是一种理想的光催化材料。

因此通过带隙较窄的硒化镉纳米晶复合钼酸钙制备复合光催化剂，可以有效地提高钼酸钙的光吸收能力，加快光生电子的分离与转移，抑制光生电子-空穴的复合，进而提高其光解水制氢效率。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了提高钼酸钙的光催化制氢能力，解决其光吸收范围较窄及光生电子-空穴复合较快等问题，本发明提供一种以钼酸钙为基底，将硒化镉纳米晶修饰于钼酸钙表面的硒化镉/钼酸钙光催化剂。同时本发明还提供硒化镉/钼酸钙光催化剂的制备方法以及其在分解水制氢领域的应用。

本发明的目的在于提供一种上述硒化镉/钼酸钙光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将氯化钙和乙二胺四乙酸二钠盐溶于去离子水中，充分搅拌溶解后，加入钼酸钠，继续搅拌10min，得溶液A；

(2)将所述溶液A超声50min，得所述钼酸钙；

(3)在三口烧瓶中加入Cd(NO₃)₂·4H₂O和去离子水，搅拌溶解均匀后，加入配体作为稳定剂，慢慢滴加NaOH溶液调节溶液pH，得到溶液B；

(4)向所述溶液B中加入硒氢化钠溶液，待反应稳定后，加热回流制得所述硒化镉纳米晶溶液；

(5)向所述钼酸钙中加入硒化镉纳米晶溶液，搅拌均匀后，加热回流，得所述硒化镉/钼酸钙；

所述步骤(3)(4)均在氮气气氛下进行。

优选的，所述步骤(1)中，所述钼酸钠、氯化钙和乙二胺四乙酸二钠盐的摩尔比为1：1：(0.1-0.3)。

优选的，所述步骤(2)中，所述沉淀反应在烧杯置于超声清洗器中进行。

优选的，所述步骤(3)中Cd(NO₃)₂溶液的浓度为0.0002～0.05mol/L。

优选的，所述步骤(3)中配体为巯基丙酸、巯基乙酸、半胱氨酸或谷胱甘肽等的一种。

优选的，所述步骤(4)中Cd、Se和配体的摩尔比为1:(0.15～0.25):(2.0～3.0)，用1M NaOH溶液将pH调节为9.00～11.00，在100℃下进行加热回流2-8h。

优选的，所述步骤(5)中，将所述硒化镉纳米晶溶液与所述钼酸钙的混合溶液在100℃下进行加热回流4h。