CN106807404B - 一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法及其应用 - Google Patents
一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106807404B CN106807404B CN201710067584.8A CN201710067584A CN106807404B CN 106807404 B CN106807404 B CN 106807404B CN 201710067584 A CN201710067584 A CN 201710067584A CN 106807404 B CN106807404 B CN 106807404B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel sulfide
- photochemical catalyst
- carbon coating
- preparation
- hydro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenenickel Chemical compound [Ni]=S WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 47
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 44
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000010953 base metal Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 24
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 12
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 claims abstract description 11
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical group NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 claims description 7
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical group NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 3
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-tetramine Chemical compound NCCNCCNCCN VILCJCGEZXAXTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000001802 infusion Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N tetraethylenepentamine Chemical compound NCCNCCNCCNCCN FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960001124 trientine Drugs 0.000 claims description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 241000257465 Echinoidea Species 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 16
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 6
- 244000225942 Viola tricolor Species 0.000 description 5
- 235000004031 Viola x wittrockiana Nutrition 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N fluoroethene Chemical compound FC=C XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000878457 Macrocallista nimbosa FMRFamide Proteins 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- YGHCWPXPAHSSNA-UHFFFAOYSA-N nickel subsulfide Chemical compound [Ni].[Ni]=S.[Ni]=S YGHCWPXPAHSSNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- SRVJKTDHMYAMHA-WUXMJOGZSA-N thioacetazone Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(\C=N\NC(N)=S)C=C1 SRVJKTDHMYAMHA-WUXMJOGZSA-N 0.000 description 1
- 229960003231 thioacetazone Drugs 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
- B01J27/043—Sulfides with iron group metals or platinum group metals
-
- B01J35/39—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/042—Decomposition of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
- C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Abstract
本发明公开了一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法及其应用，是以醋酸镍和硫源为原料，经水热反应制得硫化镍；再以葡萄糖为碳源，将硫化镍与其一起进行二次水热处理，即制得高效非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂。本发明的制备方法具有简单、高效、环保、可控、成本低廉等特点，所制备出来的非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂为海胆状纳米材料，具有稳定性高、比表面积大、催化活性高等显著特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法及其应用，属于催化剂制备技术领域。
背景技术
目前，全球主要能源供应依然来源于有限的和不可再生的化石燃料，例如煤、石油和天然气。这些化石燃料的燃烧已经引起了一系列的从空气和水污染到全球变暖的环境问题。不断发展的人类社会和不断恶化的环境对能源结构提出了严峻的考验，探索和利用新型能源成为科学家们亟需解决的问题。
太阳能利用被称为“21世纪梦的技术”。我国将太阳能利用列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的重要内容之一。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁可再生能源，据估算太阳能的总贮量可维持上百亿年，且其使用不会带来环境污染的问题，是完全环境友好的。太阳能利用不存在开采和运输等问题，因为太阳可以照射到地球上每个角落，无论在哪里，都可直接利用太阳能。
光催化技术就是一种在光催化剂帮助下，将太阳能转化为化学能的新技术，即利用太阳能，将水分解为H2，将CO2转化成为一氧化碳、甲烷和甲醇等，将有机物分解为无污染物质。现阶段常用的光催化剂为金(Au)、铂(Pt)等贵金属基光催化剂，虽然这些光催化剂具有较高的活性，但是其价格昂贵、资源短缺，这严重限制了贵金属基光催化剂的大范围应用。相对于贵金属基光催化剂，镍(Ni)、铁(Fe)以及钴(Co)等非贵金属元素在地球上储量丰富，价格低廉，非常适合大规模工业应用，但是在光催化领域的应用却非常少，对于非贵金属基光催化剂的研究尚不充分。如果能够在高效镍、铁、钴等非贵金属基光催化剂制备方面取得突破，将会对光催化领域的发展起到巨大的推动作用。
发明内容
本发明旨在提供一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法及其应用，本发明制备的非贵金属基光催化剂分散性好，晶体完美，光催化性活性高，光催化稳定好，适合批量生产。
本发明非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法，是以无机镍盐和硫源为原料，经水热反应制得硫化镍；再以葡萄糖为碳源，将硫化镍与其一起进行二次水热处理，即制得高效非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂。
本发明非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1、将醋酸镍和硫源在有机胺-水合肼二元混合溶剂中充分溶解并混合均匀，升温至100-200℃水热反应24小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，洗涤沉淀物并干燥，获得硫化镍；
所述硫源为硫脲、硫代乙酰胺或硫化钠。
醋酸镍和硫源的摩尔比为1:0.5-5。
水热反应的温度优选为160-200℃，进一步优选为180℃。
所述有机胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
所述有机胺-水合肼二元混合溶剂中有机胺与水合肼的体积比为9:1。
2、将葡萄糖溶解于去离子水中，加入步骤1获得的硫化镍，超声分散均匀，随后升温至100-200℃水热反应8小时，离心、洗涤并干燥后获得碳包覆硫化镍光催化剂。
硫化镍和葡萄糖的质量比为3:1-2。
水热反应的温度优选为160-200℃，进一步优选为180℃。
本发明涉及的原料是非贵金属盐，价格低廉、资源丰富、应用广泛。
以本发明碳包覆硫化镍光催化剂应用在光催化水分解产氢反应中，过程如下：
室温下，将20-60mg CdS量子点以浸渍法负载到40mg碳包覆硫化镍光催化剂上，所用光源电流固定为15A，光透过420nm滤光片以除去紫外光；加入乳酸作为牺牲剂、去离子水作为溶剂和催化底物；牺牲剂和去离子水的总体积为100mL，其中牺牲剂和去离子水的体积比为10:90～30:70。
本发明的制备方法具有简单、高效、环保、可控、成本低廉等特点，所制备出来的非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂为海胆状纳米材料，具有稳定性高、比表面积大、催化活性高等显著特点。
本发明涉及的水热反应制备非贵金属基光催化剂的方法与传统方法相比优势明显：传统方法需使用高温焙烧，焙烧温度大于400℃，这容易造成催化剂团聚，且导致催化剂分散性差和晶体缺陷，从而降低催化剂的光催化性能；本发明方法是在100-200℃的范围内进行水热反应，不需高温焙烧，这种方法操作简单、能耗低，所制备的非贵金属基光催化剂分散性好，晶体完美，光催化性能好。
本发明的有益效果体现在：
本发明制备高效非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的方法是在100-200℃的范围内进行水热反应，不需高温焙烧，且操作简单、能耗低；
本发明所制备的非贵金属基光催化剂分散性好，晶体完美，光催化性活性高，光催化稳定好，适合批量生产。
附图说明
图1为非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的扫描电子显微镜照片。
图2为非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的透射电子显微镜照片。
图3为非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的X-射线衍射谱图(XRD)。
图4为非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂在光催化水分解反应中的活性。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详述。
本发明下述实施例中所用试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。
实施例1：
本实施例中非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法如下：
1、将248.84mg醋酸镍和72.12mg硫脲置于4mL水合肼中混合均匀并充分溶解，然后加入36mL二乙烯三胺，搅拌混合均匀后将所得的紫罗兰色溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应24小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，洗涤沉淀物并干燥，获得硫化镍；
2、将30mg葡萄糖溶解于40mL去离子水中，加入60mg步骤1获得的硫化镍，超声分散15min，将所得溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应8小时，随后自然冷却至室温，离心、洗涤并干燥后获得碳包覆硫化镍光催化剂。
图1和图2分别为产物的扫描电子显微镜照片和透射电子显微镜照片，从图1可以看出，该催化剂呈一种均匀的海胆状结构，有20-30nm的纳米针组成；从图2可清楚看到，一层大约5-10nm的薄碳层成功包覆在纳米针上；图3为该催化剂X-射线衍射谱图谱图，很明显在21.8°，31.1°，37.8°，38.3°，44.3°，49.7°，50.1°，55.3°处出现了衍射峰，分别对应于Ni3S2的(101)，(110)，(003)，(021)，(202)，(113)，(211)，(300)晶面(JCPDS卡片号：44-1418)，由于碳层很薄，故没有出现C峰。
将碳包覆硫化镍光催化剂样品用在光催化水分解产氢反应中，同时以贵金属基光催化剂Pt作为对比，以测试其催化性能，具体方法为：将40mg样品与40mg CdS量子点以浸渍法结合，并加入10mL乳酸作为牺牲剂、90mL去离子水作为溶剂和催化底物。经测试，样品的产氢量如图4所示，从图3中可以看出样品有较好的光催化活性，经计算，样品的产氢速率分别为1164.7μmol/h，远高于使用贵金属基光催化剂(约为325.2μmol/h)。
实施例2：
本实施例中非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法如下：
1、将248.84mg醋酸镍和75.13mg硫代乙酰胺置于4mL水合肼中混合均匀并充分溶解，然后加入36mL二乙烯三胺，搅拌混合均匀后将所得的紫罗兰色溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应24小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，洗涤沉淀物并干燥，获得硫化镍；
2、将30mg葡萄糖溶解于40mL去离子水中，加入60mg步骤1获得的硫化镍，超声分散15min，将所得溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应8小时，随后自然冷却至室温，离心、洗涤并干燥后获得碳包覆硫化镍光催化剂。
本实施例所得样品的形貌与实施例1相似，形貌均匀、分散性好、晶体完美。
经测试，在光催化水分解产氢反应中，本实施例的碳包覆硫化镍光催化剂的产氢速率为668.3μmol/h，高于使用贵金属基光催化剂(约为325.2μmol/h)。
实施例3：
本实施例中非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法如下：
1、将248.84mg醋酸镍和240.18mg九水硫化钠置于4mL水合肼中混合均匀并充分溶解，然后加入36mL二乙烯三胺，搅拌混合均匀后将所得的紫罗兰色溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应24小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，洗涤沉淀物并干燥，获得硫化镍；
2、将30mg葡萄糖溶解于40mL去离子水中，加入60mg步骤1获得的硫化镍，超声分散15min，将所得溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应8小时，随后自然冷却至室温，离心、洗涤并干燥后获得碳包覆硫化镍光催化剂。
本实施例所得样品的形貌与实施例1相似，粒径均匀、分散性好、晶体完美。
经测试，在光催化水分解产氢反应中，本实施例的碳包覆硫化镍光催化剂的产氢速率为870.2μmol/h，高于使用贵金属基光催化剂(约为325.2μmol/h)。
实施例4：
本实施例中非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法如下：
1、将248.84mg醋酸镍和36.06mg硫脲置于4mL水合肼中混合均匀并充分溶解，然后加入36mL二乙烯三胺，搅拌混合均匀后将所得的紫罗兰色溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应24小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，洗涤沉淀物并干燥，获得硫化镍；
2、将30mg葡萄糖溶解于40mL去离子水中，加入60mg步骤1获得的硫化镍，超声分散15min，将所得溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应8小时，随后自然冷却至室温，离心、洗涤并干燥后获得碳包覆硫化镍光催化剂。
本实施例所得样品的形貌与实施例1相似，形貌均匀、分散性好、晶体完美。
经测试，在光催化水分解产氢反应中，本实施例的碳包覆硫化镍光催化剂的产氢速率为478.3μmol/h，高于使用贵金属基光催化剂(约为325.2μmol/h)。
实施例5：
本实施例中非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法如下：
1、将248.84mg醋酸镍和144.24mg硫脲胺置于4mL水合肼中混合均匀并充分溶解，然后加入36mL二乙烯三胺，搅拌混合均匀后将所得的紫罗兰色溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应24小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，洗涤沉淀物并干燥，获得硫化镍；
2、将30mg葡萄糖溶解于40mL去离子水中，加入60mg步骤1获得的硫化镍，超声分散15min，将所得溶液加入到50mL的聚四氟乙烯反应釜中，180℃下水热反应8小时，随后自然冷却至室温，离心、洗涤并干燥后获得碳包覆硫化镍光催化剂。
本实施例所得样品的形貌与实施例1相似，形貌均匀、分散性好、晶体完美。
经测试，在光催化水分解产氢反应中，本实施例的碳包覆硫化镍光催化剂的产氢速率为422.6μmol/h，高于使用贵金属基光催化剂(约为325.2μmol/h)。
Claims (5)
1.一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法，其特征在于：是以醋酸镍和硫源为原料，经水热反应制得硫化镍；再以葡萄糖为碳源，将硫化镍与其一起进行二次水热处理，即制得高效非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂；包括如下步骤：
(1)将醋酸镍和硫源在有机胺-水合肼二元混合溶剂中充分溶解并混合均匀，升温至160-200℃水热反应24小时，反应结束后冷却至室温，离心分离，洗涤沉淀物并干燥，获得硫化镍；
(2)将葡萄糖溶解于去离子水中，加入步骤(1)获得的硫化镍，硫化镍和葡萄糖的质量比为3:1-2，超声分散均匀，随后升温至160-200℃水热反应8小时，离心、洗涤并干燥后获得碳包覆硫化镍光催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述硫源为硫脲、硫代乙酰胺或硫化钠，醋酸镍和硫源的摩尔比为1:0.5-5。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中，所述有机胺-水合肼二元混合溶剂中有机胺与水合肼的体积比为9:1；所述有机胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
4.一种权利要求1制备的非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的应用，其特征在于：以权利要求1制备的碳包覆硫化镍光催化剂催化水分解产氢，包括如下步骤：
室温下，将20-60mg CdS量子点以浸渍法负载到40mg碳包覆硫化镍光催化剂上，所用光源电流固定为15 A，光透过420nm滤光片以除去紫外光；加入乳酸作为牺牲剂、去离子水作为溶剂和催化底物；牺牲剂和去离子水的总体积为100mL。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：
牺牲剂和去离子水的体积比为10:90～30:70。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710067584.8A CN106807404B (zh) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | 一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710067584.8A CN106807404B (zh) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | 一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106807404A CN106807404A (zh) | 2017-06-09 |
| CN106807404B true CN106807404B (zh) | 2019-07-19 |
Family
ID=59111352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710067584.8A Active CN106807404B (zh) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | 一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106807404B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107482191B (zh) * | 2017-08-02 | 2020-09-11 | 东北大学 | 用于电池负极的NiS@C纳米复合材料及其制备方法 |
| CN108671941B (zh) * | 2018-04-17 | 2021-10-01 | 浙江正泰太阳能科技有限公司 | 一种产氢催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111234805B (zh) * | 2018-11-29 | 2024-04-19 | Tcl科技集团股份有限公司 | 量子点及其制备方法 |
| CN109985642B (zh) * | 2019-04-03 | 2022-02-11 | 安徽师范大学 | Ni-Te-S复合碳材料及其制备方法和应用 |
| CN112018344B (zh) * | 2020-07-13 | 2022-04-22 | 昆明理工大学 | 碳包覆硫化镍电极材料及其制备方法和应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104240971A (zh) * | 2014-09-11 | 2014-12-24 | 江苏大学 | 一种碳包覆Ni3S2/石墨烯复合超级电容器电极材料的制备方法 |
| CN104240970A (zh) * | 2014-07-23 | 2014-12-24 | 南京工业大学 | 一种原位制备α-硫化镍与碳的纳米棒状复合材料的方法 |
-
2017
- 2017-02-07 CN CN201710067584.8A patent/CN106807404B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104240970A (zh) * | 2014-07-23 | 2014-12-24 | 南京工业大学 | 一种原位制备α-硫化镍与碳的纳米棒状复合材料的方法 |
| CN104240971A (zh) * | 2014-09-11 | 2014-12-24 | 江苏大学 | 一种碳包覆Ni3S2/石墨烯复合超级电容器电极材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Highly efficient and noble metal-free NiS/CdS photocatalysts for H2 evolution from lactic acid sacrificial solution under visible light";Wei Zhang等;《Chemical Communication》;20100917;第7631-7633页+12页 |
| "Uniform carbon-coated CdS core–shell nanostructures: synthesis, ultrafast charge carrier dynamics, and photoelectrochemical water splitting";Sancan Han等;《Journal of Materials Chemistry A》;20151209;第1078-1086页 |
| "水热合成纳米级硫化镍组织结构及其性能研究";孙晶;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》;20150815;第三章 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106807404A (zh) | 2017-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106807404B (zh) | 一种非贵金属基碳包覆硫化镍光催化剂的制备方法及其应用 | |
| Sun et al. | Factors influencing the performance of copper-bearing catalysts in the CO2 reduction system | |
| CN108439549B (zh) | 一种阵列结构过渡金属硒化物电极的制备及其在电解水中的应用 | |
| CN109261217B (zh) | 具有核壳结构的Co-ZIF-67@α-TiO2复合光催化材料的制备方法 | |
| Zhu et al. | Ru-modified silicon nanowires as electrocatalysts for hydrogen evolution reaction | |
| Yin et al. | Coupling Cu single atoms and phase junction for photocatalytic CO2 reduction with 100% CO selectivity | |
| CN104324733B (zh) | 无贵金属高活性光解水制氢催化剂的制备方法 | |
| CN107335451B (zh) | 铂/二硫化钼纳米片/石墨烯三维复合电极催化剂的制备方法 | |
| CN109898093B (zh) | 一种3d结构复合析氢电极及其制备方法 | |
| CN109621981B (zh) | 一种金属氧化物-硫化物复合析氧电催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN105762378A (zh) | 一种负载型三元铂合金催化剂的合成方法 | |
| CN101728541A (zh) | 一种碳纳米管负载钴铂合金催化剂的制备方法 | |
| CN106824228B (zh) | 一种花状硫化钴光催化剂及其制备方法 | |
| CN106807378A (zh) | 一种六边形镍/钴氧化物析氧催化剂及其制备方法和应用 | |
| Long et al. | Optimizing hydrogen adsorption of NixB cocatalyst by integrating P atom for enhanced photocatalytic H2-production activity of CdS | |
| Barrio et al. | Bioinspired and bioderived aqueous electrocatalysis | |
| CN108745382A (zh) | 一种NiCd双非贵金属修饰的CdS可见光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN109433229A (zh) | 一种CdS/CoO纳米异质结构的制备方法 | |
| CN110201682A (zh) | 硫化钴镍氮掺杂碳纳米纤维复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN110116015B (zh) | 完全分解水的光催化剂及其制备方法和应用、光催化完全分解水的反应方法和催化混合液 | |
| CN110270381A (zh) | 一种二硫化钼/TpPa-1复合材料的制备及光解水制氢 | |
| Zhao et al. | Advances and perspectives of photopromoted CO2 hydrogenation for methane production: catalyst development and mechanism investigations | |
| CN110127635A (zh) | 石墨相氮化碳及其制备方法、产氢光催化剂及其应用 | |
| CN107486221A (zh) | 一种硫化铜光催化剂及其制备方法 | |
| Grimaldos-Osorio et al. | From plastic-waste to H2: A first approach to the electrochemical reforming of dissolved Poly (methyl methacrylate) particles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |