一种ZnSe/ZnCo2S4复合材料及应用

本发明属于光催化高效水电解制氢，具体涉及一种znse/znco2s4复合材料及应用。

背景技术：

1、为实现碳达峰和碳中和的目标，氢能作为一种清洁能源有不可估量的应用前景。然而，目前氢能的工业生产仍然离不开化石能源，因此这种产氢方式偏离了初衷。太阳能是通用的、无害的、巨大的和持久的，光催化是依靠半导体作为介质将太阳能转化为化学能，从而使太阳能得到有效利用。通过光催化析氢将太阳能与氢能相结合是一种可行和持久的战略。

2、znse材料由于价格低廉，具有优异的光、电化学性能，是目前光催化领域研究最多的光催化剂材料之一。然而，纯znse的光催化析氢性能较差，主要是由于其动力学迟缓和高光致电荷复合，导致光催化析氢效果差。

技术实现思路

1、为了克服上述技术缺陷，本发明通过原位生长法的方式，制备了znse/znco2s4复合材料，通过znse与znco2s4结合，构建直接z型异质结，co3+/co2+氧化还原过程进一步促进电荷转移，提高了znse/znco2s4复合材料的光催化能力和吸附能力。znse/znco2s4复合材料作为一种光催化剂，有利于光生载流子的输送过程，具有良好的可见光光催化活性，同时也具有大的比表面积。

2、根据本发明，提供一种znse/znco2s4复合材料，znse/znco2s4复合材料是由不规则纳米颗粒znco2s4附着在片状结构znse表面形成的。

3、本发明提供的znse/znco2s4复合材料，采用以下方法制备而成：

4、s1：制备znco2s4材料的步骤：

5、(1)将(ch3coo)2zn、co(no3)2·6h2o按照摩比为1:2的比例加入去离子水中完全溶解，得到两种物质的混合溶液a；

6、(2)将naoh、ch3csnh2按照摩尔比为1:1的比例先后加入混合溶液a中，混合均匀得到混合溶液b；

7、(3)将混合溶液b转移到高压反应釜中，再放至烘箱保持180±10℃反应12h；冷却至室温，再经洗涤，离心，真空干燥，得到znco2s4材料；

8、s2：制备znse/znco2s4的步骤：

9、(ⅰ)将znco2s4材料完全溶于去离子水中，再向其中加入znse，混合均匀后将其转移至高压反应釜中，放至烘箱里，保持180±10℃反应12h；

10、(ⅱ)从烘箱中取出高压反应釜冷却至室温，再经洗涤、离心、真空干燥，得到znse/znco2s4复合材料。

11、在内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中反应温度控制在180±10℃，反应持续时间控制在12小时。若温度过低，会导致znco2s4结晶不完全和产量较低。若时间过短，会导致复合材料复合不完全，造成产量低。

12、在一些可选的具体实施例中，znse与znco2s4的质量比为3：(1～7)，作为优选的一些具体实施例中，znse与znco2s4的质量比为7:(3～7)，能够有效减少znco2s4团聚现象，并且具有较好的产氢效果。在某种特定的实施例中，znse与znco2s4的质量比为7:3，能够达到上述更佳的技术效果。

13、本发明利用简单的原位法制备znse/znco2s4复合材料，形貌为纳米颗粒附着在纳米片上，即znco2s4附着在znse上，形成包裹结构。该材料在光催化水电解制氢方面，具有催化效能高，稳定性好等优点。根据本发明，保持znco2s4的某一固定不变量，通过调整znse的不同含量，探究其对产氢效果的影响，以及znse含量的不同对解决znco2s4的团聚问题带来的效果。

14、本发明提供的制备工艺简单，且所用原材料价廉易得，综合成本低。由于该方法不需要高温、煅烧之类的前处理，减少了能耗，对环境友好，便于批量生产。

技术特征：

1.一种znse/znco2s4复合材料，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的znse/znco2s4复合材料，其特征在于，由以下方法制备而成：

3.根据权利要求2所述的znse/znco2s4复合材料，其特征在于，所述znse与znco2s4的质量比为3:(1～7)。

4.根据权利要求2所述的znse/znco2s4复合材料，其特征在于，所述znse与znco2s4的质量比为7:(3～7)。

5.根据权利要求4所述的znse/znco2s4复合材料，其特征在于，所述znse与znco2s4的质量比为7:3。

6.如权利要求1所述的znse/znco2s4复合材料在光催化产氢中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种ZnSe/ZnCo2S4复合材料及应用，涉及光催化制氢技术领域，一种纳米片状ZnSe掺杂ZnCo2S4异质结光催化产氢材料，在ZnSe的价带与导带之间产生中间能级，降低了ZnSe的禁带宽度，提高了对可见光的吸收，同时ZnCo2S4也能作为光生电子‑空穴的再结合中心，捕获光生电子，抑制光生电子‑空穴复合，纳米片状ZnSe掺杂ZnCo2S4，由于特殊的形貌，具有非常高的比表面积，提高了对光能的利用率，提供了更多的活性光催化活性位点，导致吸收带边发生了红移，并形成异质结构，进一步降低了光生电子‑空穴复合率，从而提高了复合材料的光催化产氢性能。

技术研发人员：冯胜,汪海洪,戴晓军,周赟
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13