一种Cu2MoS4/ZnIn2S4复合光催化材料的制备方法

本发明属于材料制备领域，具体涉及cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备及其光催化性能测试。

背景技术：

1、在面对全球范围内不断增长的自然能源枯竭与日益加剧的环境污染之际，探索并开发新型的可再生能源已经成为了一个全球性的研究焦点。特别是太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可持续能源，其利用方式和潜力正在受到越来越多科学家和工程师们的关注。其中，将太阳能转换为化学能量的途径——即通过光催化过程将光能转化为化学能，更是被认为是最为具有发展潜力的技术之一。然而，尽管这一领域取得了一定的进展，但在实际操作中，如何开发高效且可持续的光催化材料依然是一个重大挑战。这些材料不仅需要能够在光照条件下快速且有效地分解水分子，而且还必须在长期使用中保持稳定性能，以确保太阳能到化学能转换的效率不受影响。光解水反应是目前研究人员致力于解决的一个关键课题，是实现清洁高效氢气生产的有效途径，但要实现其实用化，关键在于如何实现能量转换效率的突破，这就要求研发出更多高效的催化剂。

2、znin2s4是具有层状结构的化合物，同时具有合适的带边位置、相对较窄带隙、独特可调的化学性质，被广泛应用于光催化领域。但是，从实际应用来看，它在太阳能吸收方面的潜能很低，主要是因为它的禁带宽度(需紫外激发)，较高的电子-空穴复合速率，不有利于光生载流子的有效分离。cu2mos4具备独特的物理结构，如较小的带隙、优异的光吸收能力以及良好的稳定性，这些都使得其在固-固界面处展现出卓越的电子相互作用。这种特性不仅有助于增强催化剂的光响应能力，还能够促进光生电子与空穴之间的有效分离，从而提高整个催化剂体系的稳定性和催化效率。

3、因此，本项目旨在通过引入cu2mos4这一层状材料，通过构建异质结，利用cu2mos4与znin2s4之间的协同作用，提升复合材料在可见光照射下的光催化水分解制氢的性能，为太阳能转化为氢能提供更为高效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明主要在现有技术条件下解决znin2s4光生载流子复合速率快，电子传输能力差，光吸收范围受限，导致光催化产氢性能较低的技术问题。本发明提出了一种cu2mos4/znin2s4复合材料的制备方法，两者在界面处形成了异质结结构，可以有效地改善和提高光催化产氢性能。

2、一种cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，该方法具体按以下步骤进行：

3、步骤s1、在室温条件下，将一定量氧化亚铜、钼酸钠、硫代乙酰胺溶解在一定量乙二醇溶液中，超声溶解，磁力搅拌溶解，混合均匀，直至溶液中无粉末，得到第一混合溶液。

4、步骤s2、将第一混合溶液，在一定温度下进行水热反应后冷却至室温，洗涤并干燥，得到片状cu2mos4。

5、步骤s3、将氯化锌、氯化铟、硫代乙酰胺溶解于一定量甘油和去离子水中，得到第二混合溶液。

6、步骤s4、在第二混合溶液中滴加盐酸溶液调节ph

7、步骤s5、将一定量的cu2mos4粉末加入至已调节ph的第三混合溶液中，在一定温度下搅拌一定时间得到第三混合溶液。

8、步骤s6、将第四混合溶液在一定温度下进行水浴反应，反应一段时间后冷却至室温，洗涤并干燥，得到cu2mos4/znin2s4复合材料。

9、优选地，所诉步骤s1中，所诉氧化亚铜质量为50～70mg，所诉硫代乙酰胺质量为160～200mg，所诉钼酸钠质量为80～100mg，所诉乙二醇体积为20～40ml，所诉钼酸钠为二水合钼酸钠。

10、优选地，所诉步骤s2中，所诉反应温度为180～220℃，所诉反应时间为20～30h。

11、优选地，所诉步骤s3中，所诉氯化铟为四水合氯化铟，所诉去离子水体积为的30～50ml，甘油体积为3～10ml。

12、优选地，所诉步骤s4中，所诉调节ph值为2-3。

13、优选地，所诉步骤s5中，所诉cu2mos4粉末质量为0～50mg，所诉搅拌时间为1～5h。

14、优选地，所诉步骤s6中的，所诉水浴反应温度为50～100℃，所诉反应时间为1～3h。

15、本发明通过溶剂热法制备了cu2mos4纳米材料，然后通过水浴法制备了cu2mos4/znin2s4复合材料。制备过程中将znin2s4纳米片原位负载在片状cu2mos4表面，形成了能带匹配的异质结结构，能够有效地提升光生载流子分离效率，进而提高光催化产氢效率。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明首次合成了片状cu2mos4/znin2s4二元复合材料，cu2mos4和znin2s4之间形成了异质结，在可见光照射情况下有利于光生电子和空穴的转移，提高了光生电子的利用率。

18、本发明所制备cu2mos4/znin2s4的复合材料具有较高的光催化产氢性能，以三乙醇胺作为牺牲剂，用λ＞420nm的氙灯作为可见光源，用10mg的复合材料40ml去离子水，10ml三乙醇胺的混合溶液进行产氢。其中单一cu2mos4几乎没有产氢效果，znin2s4产氢速率约为1.45mmol/g/h，两种材料复合后，其产氢速率为最佳约为2.66mmol/g/h。相比于单一物质，本发明所制备的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的产氢速率得到了较高的提升。

19、本实验通过溶剂热法制备了cu2mos4纳米材料，然后通过水法制备了cu2mos4/znin2s4复合材料。本发明所制cu2mos4/znin2s4复合材料具有较高的光催化性能，使用300w的氙灯作为模拟太阳光源，用10mg的复合材料溶解在40ml去离子水中，使用三乙醇胺作为牺牲剂在反应器中反应。其中纯cu2mos4三个小时的产氢总量约为0.076mmol，纯znin2s4在三个小时的产氢总量约为4.35mmol，而复合材料三个小时的产氢总量达到了约7.98mmol。由此可见，cu2mos4和znin2s4材料的复合，克服了纯cu2mos4和纯znin2s4本身的缺点，能够有效地提升光生载流子的分离效率，提高光催化效率。本发明首次合成了cu2mos4/znin2s4二元复合材料，两种物质在界面处构建了能带匹配的异质结结构，在模拟太阳光照射的情况下有利于光生电子和空穴的转移，提高了光生电子的利用率，从而在光催化过程中提高了对太阳光的利用率。因此本发明所制备的cdse/co3o4复合光催化材料对光的利用率得到了较高的提升。

20、另一方面，本发明还提供一种cu2mos4/znin2s4复合光催化材料，采用如上所述的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法制得。本发明提供的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料与现有技术相比具有的有益效果，与cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法相同，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，其特征在于该方法具体以下步骤进行：

2.根据权利1要求所述的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中的反应溶液为乙二醇。

3.根据权利1要求所述的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中cu2mos4制备温度为100～200℃的条件下保温12～48h。

4.根据权利1要求所述的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中cu2mos4其形貌为片状。

5.根据权利1要求所述的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中材料为氧化亚铜、钼酸钠、硫代乙酰胺。

6.根据权利1要求所述的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中材料为氯化锌、四水合氯化铟、硫代乙酰胺、甘油。

7.根据权利1要求所述的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中实验调节的ph＝2～3。

8.根据权利1要求所述的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s5中材料溶剂热温度为60～90℃，保温时间1～3h。

9.根据权利1要求所述的cu2mos4/znin2s4复合光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤s6中所得复合材料为片/片结构。

技术总结本发明公开了一种Cu<subgt;2</subgt;MoS<subgt;4</subgt;/ZnIn<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;复合光催化材料的制备方法，复合速率快，电子传输能力差，材料光吸收效率受限，导致光催化产氢性能差的技术问题。方法：一、通过溶剂热法制备Cu<subgt;2</subgt;MoS<subgt;4</subgt;；二、通过水浴法制备Cu<subgt;2</subgt;MoS<subgt;4</subgt;/ZnIn<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;。本方法首次合成了片/片Cu<subgt;2</subgt;MoS<subgt;4</subgt;/ZnIn<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;二元复合材料，而且Cu<subgt;2</subgt;MoS<subgt;4</subgt;/ZnIn<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;在可见光下有很好的产氢效果产氢效果，Cu<subgt;2</subgt;MoS<subgt;4</subgt;与ZnIn<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;之间构成了异质结，很好地提高了材料对光的吸收范围，在光照情况下有利于光生电子和空穴的转移效率，有利于提高光生电子的利用率，有利于提高材料的光催化产氢效果。本发明用于制备复合光催化材料。技术研发人员：庄艳丽,程浩,董丽敏,李丹,姚学远,门同华,马浩受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1