一种氧化物-硫化物S型异质结复合光催化剂及其制备方法与应用

本发明属于氢能制备领域，涉及氢能的光催化清洁制备技术，具体涉及一种氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在环境污染、自然资源滥用、化石能源短缺和温室效应的背景下，将可再生能源转化为高附加值的有机化学品引起了广泛关注。光催化分解水制氢被认为是太阳能转化的一种有效途径。为了提高制氢效率，通常会在光催化系统中加入空穴牺牲剂(乳酸、三乙醇胺和na2s/na2so3)。然而，这些牺牲剂的使用会降低光催化制氢的经济效益，并造成环境污染。因此，在光催化制氢体系中使用高附加值的有机转化物取代牺牲剂，是同时获取绿色能源和精细化学品的重要解决方案。苯甲醛是一种宝贵的工业化合物，主要用作合成多种精细化学品、药品和农药的重要中间体。苯甲醛可通过苯甲醇的温和氧化得到，但控制苯甲醇的选择性氧化仍是一个巨大的挑战。与传统的有机合成方法相比，光催化制氢与苯甲醇氧化的耦合在未来的生产中具有很大的潜力。因此，开发一种可循环使用的高效光催化制氢和苯甲醇氧化系统至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂及其制备方法与应用，以实现高效光催化制备绿色清洁能源以及高附加值有机化合物。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、一种氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将wox与cds加入到乙醇中，超声分散均匀，然后进行加热蒸干，得到氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂。

5、进一步的，wox与乙醇的用量比为5mg-10mg：60ml。

6、进一步的，wox与cds的用量比为5mg-10mg：100mg。

7、进一步的，wox通过以下过程制得：将na2wo4·2h2o粉末、na2so4、甘氨酸以及盐酸羟胺粉末于去离子水中混合均匀，加入盐酸进行酸化，搅拌均匀后在180℃下水热12小时，得到wox。

8、进一步的，na2wo4·2h2o粉末与na2so4、甘氨酸以及盐酸羟胺粉末的毫摩尔比为2.5：12.5：7.5：1.5。

9、进一步的，cds通过以下过程制得：将na2s溶液加入至cd(no3)2溶液中，搅拌反应后，过滤得到黄色沉淀，干燥，得到cds。

10、进一步的，cd(no3)2与na2s的摩尔比为7:14。

11、一种根据如上所述方法制备的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂。

12、一种根据如上所述方法制备的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂在在可见光下进行光催化制氢耦合苯甲醇选择性氧化中的应用。

13、进一步的，向反应器中加入氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂，然后加入苯甲醇水溶液和氯化镍水溶液，在可见光下进行光催化制氢耦合苯甲醇选择性氧化；

14、其中，氯化镍水溶液中ni的质量为氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂质量的1wt％-2.5wt％。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

16、本发明利用了硫化镉产生光生载流子的能力和氧化钨特有的反应活性位点，使得制备的氧化钨与硫化镉s型异质结复合材料具有优异的光催化制氢活性，利用硫化镉和氧化钨形成的具有协同效应的异质界面促进了苯甲醇的选择性氧化，并实现体系中苯甲醇的高效转化。在提高光催化制氢能力的同时，保留了很强的光利用和氧化还原能力，具有高活性、高选择性和高稳定性。本发明的原材料廉价且容易获得，操作简单，制备方法重复性好。

17、本发明制备的氧化钨与硫化镉s型异质结复合材料中的硫化镉具有优异的产生光生载流子的能力，为高效光催化制氢提供了基础。当氧化钨与硫化镉被构建成s型异质结复合材料时两者之间会形成一个内建电场，促进了硫化镉产生的光生载流子中的电子和空穴分离，避免了载流子复合的同时，增强了体系的氧化还原能力，从而进一步提升了光催化性能。复合材料具有良好的光响应，能够在可见光照射下实现制氢和制苯甲醛，且表现出良好的光催化活性和高转化率高选择性，在光还原负载ni助催化剂后光催化产氢速率达～198μmol h-1，苯甲醇转化率和苯甲醛选择性高达～91％和～100％，并且体系具有良好的稳定性。

技术特征：

1.一种氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于，wox与乙醇的用量比为5mg-10mg：60ml。

3.根据权利要求1所述的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于，wox与cds的用量比为5mg-10mg：100mg。

4.根据权利要求1所述的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于，wox通过以下过程制得：将na2wo4·2h2o粉末、na2so4、甘氨酸以及盐酸羟胺粉末于去离子水中混合均匀，加入盐酸进行酸化，搅拌均匀后在180℃下水热12小时，得到wox。

5.根据权利要求4所述的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于，na2wo4·2h2o粉末与na2so4、甘氨酸以及盐酸羟胺粉末的毫摩尔比为2.5：12.5：7.5：1.5。

6.根据权利要求1所述的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于，cds通过以下过程制得：将na2s溶液加入至cd(no3)2溶液中，搅拌反应后，过滤得到黄色沉淀，干燥，得到cds。

7.根据权利要求1所述的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂的制备方法，其特征在于，cd(no3)2与na2s的摩尔比为7:14。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述方法制备的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂。

9.一种根据权利要求1-7任一项所述方法制备的氧化物-硫化物s型异质结复合光催化在可见光下进行光催化制氢耦合苯甲醇选择性氧化中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，向反应器中加入氧化物-硫化物s型异质结复合光催化剂，然后加入苯甲醇水溶液和氯化镍水溶液，在可见光下进行光催化制氢耦合苯甲醇选择性氧化；

技术总结
本发明公开了一种氧化物‑硫化物S型异质结复合光催化剂及其制备方法与应用，制备过程为：将WO<subgt;x</subgt;与CdS加入到乙醇中，超声分散均匀，然后进行加热蒸干，得到氧化物‑硫化物S型异质结复合光催化剂。本发明成功构建了氧化钨和硫化镉异质结，具有良好的光响应，利用两种催化剂形成的具有协同作用的异质界面，提高了光催化制氢能力，并促进了苯甲醇的选择性氧化。本发明操作简单，重复性好。

技术研发人员：关祥久,田佳钰,张鑫睿,郭烈锦
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5