一种MoSSe-CdSSe异质结催化剂及其制备方法和应用

本发明属于催化剂领域，涉及一种mosse-cdsse异质结催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、cdsse是一种催化材料，禁带宽度在1.7e v左右，具有良好的光吸收特性和还原能力，且对氢具有良好的裂解作用，但其本身内阻较大，载流子分离效率不高。研究表明构建具有异质结结构的催化剂可以提高单一催化剂材料内部光生电子和空穴的分离率，进而改善传统单一催化剂材料催化活性的不足，增加催化反应如析氢的活性。例如此前发明人在《bifunctional s-scheme cdsse/bi2wo6 heterojunction catalysts exhibitgeneralized boosting performance in photocatalytic degradation oftetracycline hydrochloride,photoelectrochemical and electrocatalytic hydrogenproduction》一文中将cdsse与bi2wo6复合制备得到s型异质结催化剂，可以保持窄带隙宽度和高氧化还原势能。

2、mosse是一种二维纳米材料，禁带宽度在1.3ev左右，对光具有很好的吸收率，并且具有良好的载流子传输性能。如果将cdsse与mosse进行复合制备成异质结有望同时实现良好的光电催化及电催化分解水的性能。

3、然而，纳米状cdsse在水热环境处于亚稳状态，容易分解或发生相变，此外cdsse的合成条件和mosse差异较大，兼容这两种纳米材料得到复合物存在一定困难，需要考虑与两种催化剂的工艺兼容性。发明人此前论文中披露的方法并不适合将mosse与cdsse相结合，这是由于cdsse和mosse都是三元金属硒硫化合物，相比于普通的二元硫化物与硒化物，三元金属硒硫化合物稳定性较差，故而目前还没有将mosse与其他三元金属硒硫化合物合成异质结的报道，如何在合成异质结时保持其稳定是一个具有挑战的工作。

4、因此，亟需一种简便、可靠的方法制备mosse-cdsse异质结催化剂。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以提高传统单一催化剂光电化学及电催化性能的一种mosse-cdsse异质结催化剂的制备方法。

2、本发明为解决上述技术问题所提供的技术方案是：

3、本发明先制备纳米颗粒状cdsse，再对纳米颗粒状cdsse中加入钼酸钠、se粉、硼氢化钠、水合肼、硫脲、硫代乙酰胺、硫化钠、乙醇和水，水热反应即可得到mosse-cdsse异质结催化剂，具体包括如下步骤：

4、步骤(1)、将cdso4、se粉、硼氢化钠、水合肼、硫脲、硫代乙酰胺、硫化钠、十六烷基苯磺酸钠，鲸蜡硬脂醇和水混合并进行水热反应，得到固液混合物；其中，cdso4、se粉、硼氢化钠、水合肼、硫脲、硫代乙酰胺、硫化钠、十六烷基苯磺酸钠，鲸蜡硬脂醇和水的摩尔比为1：(2～3)：(1～2)：(1～2)：(2～3)：(1～2)：(1～2)：(2～3)：(1～2)：60；

5、作为优选，水热反应温度为160～200℃，恒温时间为16～20小时；

6、作为优选，cdso4、se粉、硼氢化钠、水合肼、硫脲、硫代乙酰胺、硫化钠、十六烷基苯磺酸钠，鲸蜡硬脂醇和水为1：2：2：1：2：1：2：2：1：60；

7、步骤(2)、将固液混合物进行固液离心分离，弃去液态产物，将固态产物洗涤并烘干，研磨成粉末后得到纳米颗粒状cdsse；

8、作为优选，所述洗涤为：用去离子水、酒精交替洗涤3次；

9、作为优选，烘干温度为70～80℃，烘干时间为4～6小时；

10、步骤(3)、将上述纳米颗粒状cdsse、钼酸钠、se粉、硼氢化钠、水合肼、硫脲、硫代乙酰胺、山梨坦硬脂酸酯、乙醇和水按照摩尔比10：(1～3)：(1～3)：(4～6)：(2～4)：(1～3)：(1～3)：(1～3)：30：30混合成前驱液，进行水热反应；其中水热反应温度为160～200℃，恒温时间为18～24小时；

11、作为优选，纳米颗粒状cdsse、钼酸钠、se粉、硼氢化钠、水合肼、硫脲、硫代乙酰胺、山梨坦硬脂酸酯、乙醇和水的比例为10：2：2：5：3：2：2：2：30：30；

12、步骤(4)、将水热反应后的固液混合物进行固液离心分离，弃去液态产物，将固态产物洗涤并烘干，研磨成粉末后得到mosse-cdsse异质结催化剂。

13、作为优选，所述洗涤为：用去离子水、酒精交替洗涤3次；

14、作为优选，烘干温度为70～80℃，烘干时间为4～6小时。

15、本发明的另一个目的是提供一种mosse-cdsse异质结催化剂，采用上述方法制备得到。

16、本发明的另一个目的是提供上述mosse-cdsse异质结催化剂作为光电催化剂的应用。

17、本发明的另一个目的是提供上述mosse-cdsse异质结催化剂作为电催化剂的应用。

18、作为优选，一种mosse-cdsse异质结催化剂在光电化学及电催化裂解水中的应用。

19、本发明的有益效果是：

20、本发明制备得到的mosse-cdsse异质结是一种ii异质结，cdsse导带上的电子会转移到mosse上的导带，而mosse价带上的空穴会转移到cdsse上的价带，从而达到分离光生载流子，提高量子效率的目的；cdsse对h具有良好的吸附性，是析氢反应的活性位点，本发明制备得到的mosse-cdsse异质结同时表现出了较高的电催化析氢反应活性与光电催化析氢反应活性，电催化析氢过电位只有180mv，同时在光电催化析氢中，在0v的光电流密度达到-3.302ma/cm2，说明这种mosse-cdsse异质结具有双功能催化活性。

21、本发明采用cdso4、se粉、硼氢化钠、水合肼、硫脲、硫代乙酰胺、硫化钠、十六烷基苯磺酸钠、鲸蜡硬脂醇和水制备出具有六方晶型的纳米三角片状cdsse，易于与二维纳米片状mosse进行复合；cdsse、钼酸钠、se粉、硼氢化钠、水合肼、硫脲、硫代乙酰胺、山梨坦硬脂酸酯、乙醇和水作为前驱体制备mosse-cdsse异质结催化剂；其中十六烷基苯磺酸钠的加入可以缩小纳米颗粒状cdsse的尺寸，加入鲸蜡硬脂醇能稳定cdsse中的se与s，确保cdsse的生成，在复合mosse时加入山梨坦硬脂酸酯，能保证mosse-cdsse异质结中s与se的稳定；酒精能够提高几种表面活性剂的溶解度，并且能提高水热反应压力，使颗粒细化，并能提高其结晶性。此外，mosse二维片状纳米材料具有很大的比表面积，能有提供三维网络结构负载cdsse，有利于收集cdsse上的载流子，提高载流子传输效率。

22、本发明还提供了上述技术方案所述mosse-cdsse异质结催化剂或由上述技术方案所述制备方法制备得到的mosse-cdsse异质结催化剂在光电化学及电催化中的应用。

23、在本发明中，mosse-cdsse异质结催化剂能在可见光下产生光生电子-空穴对；光生电子会从cdsse的导带转移到mosse的导带上，从而实现载流子的分离，通过这种方式，催化剂具有良好的光电效率与析氢活性、更高的光电化学和电催化性能。