CN106994356A - 光催化剂CdS‑NiS纳米复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光催化剂CdS‑NiS纳米复合材料的制备方法,将0.8‑2g巯基苯并噻唑合镉放入50 ‑100 mL的高沸点有机溶剂中,加热溶解得到均一溶液,持续加热至使巯基苯并噻唑合镉热分解,冷却,洗涤离心后得到固体产物;将所得产物加入到20‑80 mL饱和硫化钠溶液中,水浴加热并持续搅拌,然后对产物用无水乙醇除去多余的硫离子并离心,得到离心产物;取得到的离心产物分散到水中,然后与可溶性镍盐溶液混合,持续搅拌使其充分反应后,离心洗涤,烘干,得到复合金属硫化物CdS‑NiS。本发明得到的样品形貌规整,尺寸均一,能够有效的吸收紫外光及可见光,对有机污染物物罗丹明B,亚甲基蓝,甲基橙有显著的降解作用。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域,特别涉及一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法。
背景技术
光催化技术由于其在太阳能转化为氢能和光催化降解有机化合物等方面的应用越来越受到人们的关注。以TiO2为代表的传统氧化物光催化剂因其带隙宽(3.2 eV )过窄,只能响应紫外线和近紫外线,对太阳能的利用率低(约为5%),极大地制约了其市场化发展,因此当下更多的研究目光转向了过渡金属硫化物。
金属硫化物对于可见光的吸收表现较为理想,但单一金属硫化物在光照射下不稳定,易发生光腐蚀以及光生电子空穴复合等现象,使其光催化活性迅速下降。为了解决这些问题,人们采用多种手段对金属硫化物进行改性,如:金属离子掺杂、金属修饰和半导体复合等。
目前金属硫化物的制备方法主要有固相分解法、水热法、微乳液法、溶剂热合成法、溶胶-凝胶法和模板法等。这些方法或多或少都存在着些许的缺陷,如水热法所要求的各项反应条件对的设备要求较高;溶胶-凝胶法所采用的原料较为昂贵且反应所需时间较长;模板法等相应制备过程较为繁琐;诸多问题导致了光催化剂不能够大规模生产、应用到实际生活中去。
因此,探寻一种新型的、简便的、有效的复合金属硫化物制备方法是十分必要的。
发明内容
本发明提供一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1)、将0.8-2g巯基苯并噻唑合镉放入50 -100 mL的高沸点有机溶剂中,加热溶解得到均一溶液,持续加热至使巯基苯并噻唑合镉热分解,冷却,洗涤离心后得到固体产物,则为CdS;
步骤(2)、将步骤(1)中所得产物加入到20-80 mL饱和硫化钠溶液中,水浴加热并持续搅拌,然后对产物用无水乙醇除去多余的硫离子并离心,得到离心产物;
步骤(3)、取步骤(2)得到的离心产物分散到水中,然后与可溶性镍盐溶液混合,持续搅拌使其充分反应后,离心洗涤,烘干,得到复合金属硫化物CdS-NiS。
进一步的,所述步骤(1)中巯基苯并噻唑合镉在高沸点有机溶剂中的溶解温度为100-140℃。
进一步的,所述步骤(1)中,高沸点有机溶剂为油酸或油胺,其沸点高于巯基苯并噻唑合镉的分解温度。
进一步的,所述步骤(1)中,巯基苯并噻唑合镉的分解反应温度为270℃-300℃,反应时间为5-60 min。
进一步的,所述步骤(1)中,分解反应后冷却温度至20-40℃。
进一步的,所述步骤(2)中,水浴温度为60-70℃。
进一步的,所述步骤(3)中,与可溶性镍盐溶液混合在60℃-70℃的温度下进行。
进一步的,所述步骤(3)中可溶性镍盐为氯化镍,醋酸镍或硝酸镍。
进一步的,所述步骤(3)中,烘干温度为40-60℃。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
发明提供的新型复合金属硫化物的制备方法,得到的样品形貌规整,尺寸均一,能够有效的吸收紫外光及可见光,对有机污染物物罗丹明B,亚甲基蓝有显著的降解作用,在30min之内,对罗丹明B的降解效率达99%以上。
附图说明
图1是本发明实施例4所制备产品的XRD图;
图2是本发明实施例4所制备产品的SEM图;
图3是本发明实施例4所制备产品降解罗丹明B的SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:将1.5 g 巯基苯并噻唑合镉加入到盛有80 mL 油酸的250 mL 的三口烧瓶中,持续搅拌加热到100℃使固体溶解后,继续加热到240℃恒温反应5分钟使配合物热分解完全。冷却后取固体产物洗涤离心,取出多余杂质,加入到50 mL饱和硫化钠溶液中,于65℃恒温水浴加热5分钟,洗涤离心除去多余硫离子,再将固体产物溶于水,于65℃恒温水浴加热,并缓慢滴加50 mL浓度比为0.15 g: 50 mL的氯化镍水溶液,滴加完全后继续反应5分钟停止加热,取所得固体以去离子水洗涤离心,得到10%Ni掺杂的复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例2
与实施例1中各项条件相同,将滴加的氯化镍溶液浓度比改为0.3 g : 50 mL,得到20%Ni掺杂的复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例3
与实施例1中各项条件相同,将滴加的氯化镍溶液浓度比改为0.45 g:50 mL,得到30%Ni掺杂的复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例4
与实施例1中各项条件相同,将滴加的氯化镍溶液浓度比改为0.6 g:50 mL,得到40%Ni掺杂的复合金属硫化物CdS-NiS;如图3所示,在30min之内,对罗丹明B的降解效率达99%以上。
实施例5
与实施例1中各项条件相同,将滴加的氯化镍溶液浓度比改为0.75 g:50 mL,得到50%Ni掺杂的复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例6
与实施例1中各项条件相同,将滴加的氯化镍溶液浓度比改为1.05 g : 50 mL,得到70%Ni掺杂的复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例7
与实施例1中各项条件相同,将滴加的氯化镍溶液浓度比改为1.35 g : 50 mL,得到90%Ni掺杂的复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例8
一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:将1.5 g 巯基苯并噻唑合镉加入到盛有80 mL 油酸的250 mL 的三口烧瓶中,持续搅拌加热到100℃使固体溶解后,继续加热到240℃恒温反应15分钟使配合物热分解完全。冷却后取固体产物洗涤离心,取出多余杂质,加入到50 mL饱和硫化钠溶液中,于65℃恒温水浴加热5分钟,洗涤离心除去多余硫离子,再将固体产物溶于水,于65℃恒温水浴加热,并缓慢滴加50 mL浓度比为0.75g : 50 mL的氯化镍水溶液,滴加完全后继续反应5分钟停止加热,取所得固体以去离子水洗涤离心,得到产物复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例9
一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:将1.5 g 巯基苯并噻唑合镉加入到盛有80 mL 油酸的250 mL 的三口烧瓶中,持续搅拌加热到100℃使固体溶解后,继续加热到240℃恒温反应25分钟使配合物热分解完全。冷却后取固体产物洗涤离心,取出多余杂质,加入到50 mL饱和硫化钠溶液中,于65℃恒温水浴加热5分钟,洗涤离心除去多余硫离子,再将固体产物溶于水,于65℃恒温水浴加热,并缓慢滴加50 mL浓度比为0.75g : 50 mL的氯化镍水溶液,滴加完全后继续反应5分钟停止加热,取所得固体以去离子水洗涤离心,得到产物复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例10
一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1)、将0.8g巯基苯并噻唑合镉放入50mL的油胺中,加热至100℃溶解得到均一溶液,持续加热至270℃使巯基苯并噻唑合镉热分解5min,冷却至20℃,洗涤离心后得到固体产物,则为CdS;
步骤(2)、将步骤(1)中所得产物加入到20 mL饱和硫化钠溶液中,在60℃水浴加热并持续搅拌,然后对产物用无水乙醇除去多余的硫离子并离心,得到离心产物;
步骤(3)、取步骤(2)得到的离心产物分散到水中,然后在60℃温度下与可溶性氯化镍溶液混合,持续搅拌使其充分反应后,离心洗涤,在40℃下烘干,得到复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例11
一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1)、将1.5g巯基苯并噻唑合镉放入80 mL的油胺中,加热至130℃溶解得到均一溶液,持续加热至280℃使巯基苯并噻唑合镉热分解30 min,冷却至30℃,洗涤离心后得到固体产物,则为CdS;
步骤(2)、将步骤(1)中所得产物加入到70 mL饱和硫化钠溶液中,在62℃水浴加热并持续搅拌,然后对产物用无水乙醇除去多余的硫离子并离心,得到离心产物;
步骤(3)、取步骤(2)得到的离心产物分散到水中,然后在65℃温度下与可溶性醋酸镍溶液混合,持续搅拌使其充分反应后,离心洗涤,在40-60℃下烘干,得到复合金属硫化物CdS-NiS。
实施例12
一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1)、将2g巯基苯并噻唑合镉放入100 mL油酸中,加热至140℃溶解得到均一溶液,持续加热至300℃使巯基苯并噻唑合镉热分解60 min,冷却至40℃,洗涤离心后得到固体产物,则为CdS;
步骤(2)、将步骤(1)中所得产物加入到20-80 mL饱和硫化钠溶液中,在70℃水浴加热并持续搅拌,然后对产物用无水乙醇除去多余的硫离子并离心,得到离心产物;
步骤(3)、取步骤(2)得到的离心产物分散到水中,然后在70℃温度下与可溶性硝酸镍溶液混合,持续搅拌使其充分反应后,离心洗涤,在60℃下烘干,得到复合金属硫化物CdS-NiS。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤(1)、将0.8-2g巯基苯并噻唑合镉放入50 -100 mL的高沸点有机溶剂中,加热溶解得到均一溶液,持续加热至使巯基苯并噻唑合镉热分解,冷却,洗涤离心后得到固体产物,则为CdS;
步骤(2)、将步骤(1)中所得产物加入到20-80 mL饱和硫化钠溶液中,水浴加热并持续搅拌,然后对产物用无水乙醇除去多余的硫离子并离心,得到离心产物;
步骤(3)、取步骤(2)得到的离心产物分散到水中,然后与可溶性镍盐溶液混合,持续搅拌使其充分反应后,离心洗涤,烘干,得到复合金属硫化物CdS-NiS。
2.根据权利要求1所述的光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中巯基苯并噻唑合镉在高沸点有机溶剂中的溶解温度为100-140℃。
3.根据权利要求1所述的光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,高沸点有机溶剂为油酸或油胺,其沸点高于巯基苯并噻唑合镉的分解温度。
4.根据权利要求1所述的光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,巯基苯并噻唑合镉的分解反应温度为270℃-300℃,反应时间为5-60 min。
5.根据权利要求1所述的光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,分解反应后冷却温度至20-40℃。
6.根据权利要求1所述的光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,水浴温度为60-70℃。
7.根据权利要求1所述的光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,与可溶性镍盐溶液混合在60℃-70℃的温度下进行。
8.根据权利要求1所述的CdS-CuS纳米复合光催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中可溶性镍盐为氯化镍,醋酸镍或硝酸镍。
9.根据权利要求1所述的光催化剂CdS-NiS纳米复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,烘干温度为40-60℃。
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