一种用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制氢的可见光催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的高速发展，资源与能源大量利用，导致资源短缺问题日益凸显，能源危机成为目前我们面临的巨大挑战！化石能源的日益枯竭，以及伴随着的化石能源的过度使用带来的严重的环境污染问题都亟待解决，因此需要我们探寻一个既要做到可持续发展而又要避免造成严重环境污染的制备能源的新方法。氢能作为一种新型清洁能源，越来越被人们关注和重视，但是其传统的制备方法能耗大、成本高、产量低，制约了其发展。当前，半导体光催化制氢是一种新兴技术，光催化制氢有着独特的优势，因而近年来受到格外关注。纳米二氧化钛因价廉、无毒和优异的光、电性能而广泛应用于光催化领域。然而，传统的纳米二氧化钛因其较低的比表面积和较快的光生电荷复合速率而限制了性能的提高。此外，锐钛矿二氧化钛具有较宽的带隙(3.2eV)，只能吸收紫外光，而紫外光只占到太阳能总能量的5%左右，对太阳光的利用率较低。但通过研究发现，当锐钛矿二氧化钛表面加氢后会产生表面的掺杂和无序，外观并且由白色转为黑色，这将大大增强对可见光和红外光的吸收。人们还可采用掺杂、复合等手段来拓展二氧化钛的光响应范围。二硫化钼同样作为一种半导体材料，有良好导电性能并具有较窄的带隙(1.8eV)，二氧化钛通过与二硫化钼的复合可以有效的降低带隙，进而提高对可见光的吸收，有利于光生电子的转移和光催化性能而提高光催化性能，但是其对可见光的利用率较低，从而使得产氢效率还不够理想。
【发明内容】
[0003]本发明是要解决现有的二硫化钼/ 二氧化钛复合可见光催化剂对可见光的利用率较低，产氢效率低的技术问题，而提供一种用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂的制备方法。
[0004]本发明的一种用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂的制备方法是按以下步骤进行的:
[0005]—、试剂的混合:将钛酸四丁酯和浓盐酸均匀混合，然后加入二硫化钼，再加入油酸，搅拌Ih?1.5h，得到混合试剂；所述的浓盐酸与钛酸四丁酯的体积比为1: (2?2.5);所述的二硫化钼的质量与钛酸四丁酯的体积比为lg: (8mL?9mL);所述的钛酸四丁酯与油酸的体积比为I: (6.25?6.5)；
[0006]二、水热反应:将步骤一得到的混合试剂置于反应釜中，在温度为160°C?200°C的条件下保温2h?6h，自然降至室温，用去离子水冲洗，然后在温度为80°C的条件下干燥12h，得到混合粉末；
[0007]三、热处理:将步骤二得到的混合粉末放入焙烧炉中，在氮气的保护下从室温以10C /min?5°C /min的速度升温至300°C?500 °C，然后在氮气的保护和温度为300°C?500°C的条件下保温Ih?5h，冷却至室温，得到热处理后的混合粉末；
[0008]四、氢化:将步骤三得到的热处理后的混合粉末再次放入焙烧炉中，在氢气气氛下从室温以2°C /min?10°C /min的速度升温至300°C?500°C，然后在氢气的保护和温度为300°C?500°C的条件下保温2h?6h，冷却至室温，得到用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂。
[0009]本发明的有益效果:
[0010]本发明制得用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂能够在可见光的条件下高效制氢，在连续6h可见光照射下可不间断的产出氢气；
[0011]本发明制得用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂不仅产氢效率高，而且还有很好的稳定性；
[0012]本发明制得用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂产氢的效率为127.2 μ mol/h,比常规的一■硫化钥/ 一■氧化钦复合可见光催化剂提尚了大约59% ；
[0013]本发明制得用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂不但具有高效产氢能力，而且还有光催化降解特性，另外黑色的催化剂有助于提高对可见光的吸收能力，进一步提高该光催化剂的性能；
[0014]本发明制得用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂具有制氢成本低、稳定性好、产氢效率高、光催化活性强的优点，可用于能源等领域；
[0015]本发明制备工艺简单，实验设备简单，成本低，效益高，易于实现商业化。
【附图说明】
[0016]图1为XRD图，曲线I是试验一制得的用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂，曲线2是试验三制备的黑色二氧化钛，曲线3是试验一制备的二硫化钼；
[0017]图2为试验一步骤三得到的热处理后的混合粉末的图片；
[0018]图3为试验一步骤四得到的用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂的图片；
[0019]图4是试验二的产氢效率图。
【具体实施方式】
[0020]【具体实施方式】一:本实施方式为一种用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂的制备方法，具体是按以下步骤进行的:
[0021]—、试剂的混合:将钛酸四丁酯和浓盐酸均匀混合，然后加入二硫化钼，再加入油酸，搅拌Ih?1.5h，得到混合试剂；所述的浓盐酸与钛酸四丁酯的体积比为1: (2?2.5);所述的二硫化钼的质量与钛酸四丁酯的体积比为lg: (8mL?9mL);所述的钛酸四丁酯与油酸的体积比为I: (6.25?6.5)；
[0022]二、水热反应:将步骤一得到的混合试剂置于反应釜中，在温度为160°C?200°C的条件下保温2h?6h，自然降至室温，用去离子水冲洗，然后在温度为80°C的条件下干燥12h，得到混合粉末；
[0023]三、热处理:将步骤二得到的混合粉末放入焙烧炉中，在氮气的保护下从室温以10C /min?5°C /min的速度升温至300°C?500 °C，然后在氮气的保护和温度为300°C?500°C的条件下保温Ih?5h，冷却至室温，得到热处理后的混合粉末；
[0024]四、氢化:将步骤三得到的热处理后的混合粉末再次放入焙烧炉中，在氢气气氛下从室温以2°C /min?10°C /min的速度升温至300°C?500°C，然后在氢气的保护和温度为300°C?500°C的条件下保温2h?6h，冷却至室温，得到用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂。
[0025]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是:步骤一所述的浓盐酸与钛酸四丁酯的体积比为1:2。其他与【具体实施方式】一相同。
[0026]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二的不同点是:步骤一所述的二硫化钼的质量与钛酸四丁酯的体积比为lg:8mL。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0027]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三的不同点是:步骤一所述的钛酸四丁酯与油酸的体积比为1:6.25。其他与【具体实施方式】一至三相同。
[0028]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四的不同点是:步骤二所述的反应釜为不锈钢聚四氟乙烯内衬的反应釜。其他与【具体实施方式】一至四相同。
[0029]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五的不同点是:步骤二所述的焙烧炉为马弗炉、管式炉、微波炉或电热炉。其他与【具体实施方式】一至五相同。
[0030]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六的不同点是:步骤三中将步骤二得到的混合粉末放入焙烧炉中，在氮气的保护下从室温以3°C /min的速度升温至500°C，然后在氮气的保护和温度为500°C的条件下保温2h，冷却至室温，得到热处理后的混合粉末。其他与【具体实施方式】一至六相同。
[0031]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七的不同点是:步骤四中将步骤三得到的热处理后的混合粉末再次放入焙烧炉中，在氢气气氛下从室温以5°C /min的速度升温至500°C，然后在氢气的保护和温度为500°C的条件下保温4h，冷却至室温，得到用于制氢的二硫化钼/黑色二氧化钛复合可见光催化剂。其他与【具体实施方式】一至七相同。