CoMoNi硫化物异质结催化剂的制备方法及其应用

本发明涉及一种comoni硫化物异质结催化剂及其制备方法及其在光电催化分解水析氧反应中的应用。

背景技术：

1、光电催化制氢是一种基于太阳能和光电催化材料将水分解成氢气和氧气的技术，具有绿色环保、高效能的特点。通过对光电催化材料合理地设计与合成，有利于提高光电催化制氢效率。目前，光电催化材料存在太阳光利用率较低及光生载流子易重组等缺点。此外，阳极侧析氧反应(oer)动力学缓慢并且需要较大的过电位，从而阻碍了阴极侧析氢反应(her)进程，导致光电催化分解水效率降低。

2、研究人员开发了诸如掺杂改性、助催化剂修饰和异质结构建等技术方法来提高光电催化制氢效率，其中助催化剂修饰可以增强对光的捕获吸收能力和提供催化活性位点，而构造异质结可以扩展对太阳光的响应范围，促进光生载流子的分离和迁移，实现光生载流子的最大利用率，进而提高光电催化性能。

3、现有技术中，过渡金属硫化物因其独特的d电子构型、优异的导电性和良好的光响应性被广泛应用于改善光电催化活性，如mos2、ni3s2和co3s4等。在异质结构造方面，i型异质结的光生电子-空穴会聚集在同一半导体上导致对光电催化性能的提升很小，z型异质结的光生电子-空穴能够在两种物相之间迁移，并且保留强的氧化还原能力，但还需要在内部搭建导电介质或形成内部电场来达到电子和空穴分离的目的，而ii型异质结的光生电子-空穴对可以直接在cbm(导带底，conduction band minimum)或者vbm(价带顶，valance bandmaximum)之间转移，实现光生电子-空穴在空间上的有效分离。

技术实现思路

1、本发明的第一方面公开了一种comoni硫化物异质结催化剂的制备方法，包括以下步骤：

2、对泡沫镍钼进行表面清洁；

3、将硫化钠和钴盐溶于去离子水中，得到前驱体溶液；

4、将所述泡沫镍钼置于所述前驱体溶液中进行水热反应，清洗干燥后得到cos2/mos2/ni3s2异质结催化剂。

5、进一步地，所述水热反应的温度为100～180℃，时间为6～9h。优选的，所述水热反应的温度为150℃，时间为6h。

6、进一步地，所述泡沫镍钼中ni和mo的原子比为17:3。

7、进一步地，所述表面清洁包括将所述泡沫镍钼依次置于丙酮、盐酸溶液和去离子水中超声清洗。

8、进一步地，所述前驱体溶液中硫化钠的摩尔浓度为0.08～0.12m，钴盐的摩尔浓度为0.04～0.08m。

9、进一步地，所述钴盐为硝酸钴。

10、本发明的第二方面公开了上述方法制备的cos2/mos2/ni3s2催化剂在光电催化分解水析氧反应中的应用。

11、本方案的技术方案具有如下有益效果：

12、⑴选用泡沫镍钼作为基底，利用一步水热法合成了cos2/mos2/ni3s2异质结催化剂，其中mos2作为助催化剂与cos2构建了ii型异质结，使得催化剂的d带中心远离费米能级，对含氧中间体的吸附减弱，从而在oer过程中更加有利地实现脱附，使oer过程中rds能垒减小。同时，异质结的构建减小了带隙，实现了光生电子-空穴对的高效分离和迁移。

13、⑵选择加入co源形成cos2作为光敏层，cos2带隙更窄，有利于光生载流子的迁移，具有较低的光生电子-空穴复合率，光生载流子的寿命更长，浓度也更高。并且，cos2作为光敏层形成的ii型异质结对太阳光的吸收能力更强，进一步提高太阳光的利用率。

14、为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步地详细说明。

技术特征：

1.一种comoni硫化物异质结催化剂的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述水热反应的温度为100～180℃，时间为6～9h。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述水热反应的温度为150℃，时间为6h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述泡沫镍钼中ni和mo的原子比为17:3。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述表面清洁包括将所述泡沫镍钼依次置于丙酮、盐酸溶液和去离子水中超声清洗。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述前驱体溶液中硫化钠的摩尔浓度为0.08～0.12m，钴盐的摩尔浓度为0.04～0.08m。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述钴盐为硝酸钴。

8.权利要求1-7任一项的制备方法得到的comoni硫化物异质结催化剂在光电催化分解水析氧反应中的应用。

技术总结本发明涉及一种CoMoNi硫化物异质结催化剂的制备方法及其应用。实施例的制备方法包括以下步骤：对泡沫镍钼进行表面清洁；将硫化钠和钴盐溶于去离子水中，得到前驱体溶液；将泡沫镍钼置于前驱体溶液中进行水热反应，清洗干燥后得到CoS2/MoS2/Ni3S2异质结催化剂。本发明制备的催化剂可应用于光电催化分解水析氧反应，并具有良好的光电催化析氧性能和光电催化全解水性能。技术研发人员：徐明丽,任雁荣受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18