一种过渡金属磷化物的制备方法及其应用

本发明属于材料化学及光催化，具体涉及一种过渡金属磷化物的制备方法及其应用。

背景技术：

1、半导体光催化技术已被作为解决能源和环境危机的最有前景的策略，用于产生氢气能源和去除环境污染物。

2、去的数十年中，二氧化钛基半导体光催化剂被认为是最佳的光催化分解水催化剂。然而，二氧化钛的宽带隙使之只能被紫外光激发，而更多的太阳辐射能量无法利用。因此，开发可见光响应光催化剂是当前的趋势。在各种半导体材料中，硫化镉和氮化碳都是可以同时表现出上述特性的典型材料。硫化镉带隙较窄、导带位置合适且具有独特的光电化学效应，氮化碳比表面积大、吸附性能好且分子结构稳定，都在可见光催化领域引起了极大的关注。令人遗憾的是，它们的进一步实际应用受到了高光生电荷复合率、低电荷转移能力和硫化镉固有的光腐蚀特性的限制。所以，目前重要任务是提高光生电荷的分离效率，基本策略是设计能够帮助电子传输的复合光催化剂。

3、众所周知，异质结催化剂中最常用的电子转移介质是贵金属au、pt等，但因成本较高实际推广应用有限。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、作为本发明其中一个方面，本发明提供一种一种过渡金属磷化物的制备方法，其由以下步骤组成，

3、将硝酸镍分散于水中得到硝酸镍溶液，将红磷分散到硝酸镍溶液中搅拌均匀，加入到鼓风干燥箱中，在100～160℃下反应8～24h，冷却、洗涤、干燥，得到过渡金属磷化物。

4、作为本发明所述的过渡金属磷化物的制备方法的一种优选方案：硝酸镍与红磷的摩尔比为1∶5～20。

5、作为本发明所述的过渡金属磷化物的制备方法的一种优选方案：硝酸镍与红磷的摩尔比为1∶10，在120℃下反应10h，所述过渡金属磷化物为ni2p。

6、作为本发明所述的过渡金属磷化物的制备方法的一种优选方案：硝酸镍与红磷的摩尔比为1∶5，在140℃下反应10h，所述过渡金属磷化物为ni12p5。

7、作为本发明所述的过渡金属磷化物的制备方法的一种优选方案：所述洗涤，是分别用去离子水及无水乙醇对固体物料进行3～5次离心洗涤。

8、作为本发明所述的过渡金属磷化物的制备方法的一种优选方案：所述干燥，干燥温度为60℃，时间为10h。

9、本发明还提供所述的过度金属磷化物在制备复合光催化剂中的应用：将所述过度金属磷化物与基体催化剂进行复合，得到光催化剂；其中，所述基体催化剂包括类石墨相氮化碳、硫化镉、二氧化钛中的一种或几种。

10、将硝酸镍分散于水中得到硝酸镍溶液，加入红磷和基体催化剂，分散到硝酸镍溶液中搅拌均匀，加入到鼓风干燥箱中，在100～160℃下反应8～24h，冷却、洗涤、干燥，得到复合光催化剂。

11、其中，所述基体催化剂为g-c3n4，红磷与g-c3n4的质量比为1∶9～11。

12、其中，所述基体催化剂为cds，红磷与cds的质量比为1∶9～11。

13、本发明的有益效果：

14、1)本发明在合成过渡金属磷化物中所使用的的磷源为廉价易得且无毒性的红磷，而不是毒性较强的白磷、三苯基膦或价格较贵的三辛基膦。

15、2)本发明通过水热反应，通过控制物料比例及反应温度，以较低的温度和较短的时间实现不同目标产物的制备。

16、3)本发明在水热反应中使用的溶剂为水，而不是乙二胺，乙二醇，异丙醇，三乙醇胺等有机溶剂作溶剂，在一定程度上操作及实验过程更加安全，也不会对环境造成二次污染。

17、4)本发明在反应过程中不使用表面活性剂，产物比表面积高，可提供更多反应活性位点。

18、5)本发明在实际复合光催化剂的制备中，可以使用直接一步水热法原位复合，方便应用。

19、6)本发明方法在制备上具备环境友好、成本低廉、安全性高、实用价值高等优势。

技术特征：

1.一种过渡金属磷化物的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成，

2.根据权利要求1所述的过渡金属磷化物的制备方法，其特征在于：硝酸镍与红磷的摩尔比为1∶5～20。

3.根据权利要求1所述的过渡金属磷化物的制备方法，其特征在于：硝酸镍与红磷的摩尔比为1∶10，在120℃下反应10 h，所述过渡金属磷化物为ni2p。

4.根据权利要求1所述的过渡金属磷化物的制备方法，其特征在于：硝酸镍与红磷的摩尔比为1∶5，在140℃下反应10 h，所述过渡金属磷化物为ni12p5。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的过渡金属磷化物的制备方法，其特征在于：所述洗涤，是分别用去离子水及无水乙醇对固体物料进行3～5次离心洗涤。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的过渡金属磷化物的制备方法，其特征在于：所述干燥，干燥温度为60℃，时间为10h。

7.权利要求1所述的过度金属磷化物在制备复合光催化剂中的应用，其特征在于：将所述过度金属磷化物与基体催化剂进行复合，得到光催化剂；其中，所述基体催化剂包括类石墨相氮化碳、硫化镉、二氧化钛中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：将硝酸镍分散于水中得到硝酸镍溶液，加入红磷和基体催化剂，分散到硝酸镍溶液中搅拌均匀，加入到鼓风干燥箱中，在100～160℃下反应8～24h，冷却、洗涤、干燥，得到复合光催化剂。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述基体催化剂为g-c3n4，红磷与g-c3n4的质量比为1∶9～11。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述基体催化剂为cds，红磷与cds的质量比为1∶9～11。

技术总结
本发明公开了一种过渡金属磷化物的制备方法及其应用，本发明通过简单的一步水热法制备出了过渡金属磷化物，使用无毒且低成本的磷源，使用常见的金属盐作为金属源，按照一定的比例在溶剂中加入磷源与金属源，经搅拌混合后于反应釜中进行水热反应，合成方法步骤简单，条件温和，环境友好，反应物无毒无腐蚀性，易制得目标产物。此外，通过一步水热法将制得的过渡金属磷化物与硫化镉、氮化碳等制成复合光催化剂，在相同测试条件下与单一硫化镉，氮化碳等相比，复合过渡金属磷化物后的催化剂光催化性能明显提升，具有较高的实用价值。

技术研发人员：刘东,姜珊,冯浩,张莹,李强
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12