本發(fā)明涉及一種光催化劑及其制備方法和應用，尤其涉及異質(zhì)結(jié)催化劑cd0.8zn0.2s-mos2及其制備方法和應用。

背景技術(shù)：

光催化分解水產(chǎn)氫為解決日益嚴重的能源危機和環(huán)境問題提供了一種很有前景的方法。自從20世紀70年代日本學者fujishima和honda發(fā)現(xiàn)tio2電極存在光催化分解水的現(xiàn)象以來，一系列的化合物半導體和金屬半導體作為光催化劑被運用于光催化分解水產(chǎn)氫中。在這些半導體催化劑中，cds因具有2.4ev的帶隙以及合適的導帶電勢而被作為一種重要的光催化劑得到了研究。

但是，cds半導體光催化劑在沒有進行表面修飾和改性時存在兩個嚴重的問題：第一，因光生電子-空穴對的復合導致cds的活性太低；第二，cds在長時間的光照下會發(fā)生光腐蝕現(xiàn)象，從而導致其穩(wěn)定性下降。為了解決以上兩個問題，許多學者研究了不同的制備方法、材料改性手段等對cds的影響。到目前為止，cds材料的主要改性方法有：形貌調(diào)控，沉積、負載助催化劑(沉積貴金屬、負載碳材料、金屬硫化物或金屬復合氧化物)、復合半導體形成固溶體，構(gòu)造異質(zhì)結(jié)等。

為了結(jié)合各種改性方法的優(yōu)點，cds材料復合半導體形成固溶體，同時負載助催化劑形成異質(zhì)結(jié)形貌應該是一條解決cds問題的可行方法。通過相關的研究證明，zns能和cds能很好的形成固溶體cdxzn1-xs，改變zn/cd的比例，可以有效的改善cds的導帶和價帶的位置，使其更好地符合產(chǎn)氫的電勢，提高cds的活性。同時，負載金屬硫化物助催化劑提高cds的穩(wěn)定性。

合成異質(zhì)結(jié)cdxzn1-xs基復合光催化材料方法有多種。例如，通過水熱法再沉積石墨烯可以得到cd0.4zn0.6s/graphene納米粒子；利用化學溶液法共沉積得到三元cd0.5zn0.5s/nis/reducedgrapheneoxide納米材料；通過水熱-化學氣相沉積法合成cd0.4zn0.6s/ws2納米球。但以上合成方法還存在諸多缺陷。例如：水熱法反應合成時間久，不便于大量生產(chǎn)，而且反應在反應釜中進行無法原位觀察晶體生長過程不便于研究晶體生長機理。而化學氣相沉積法合成條件要求苛刻，一般需要高溫加熱，沖入惰性氣體，控制基底溫度等，操作復雜。因此，為解決上述問題，設計出一種操作簡便，方法簡單，快速及經(jīng)濟環(huán)保的合成方法具有重要的實用意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法和應用。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種制備異質(zhì)結(jié)光催化劑的方法，該方法包括以下步驟：

(1)將二乙基二硫代氨基甲酸鎘，2-硫醇基苯并咪唑鋅，二甲基二硫代氨基甲酸鉬依次加入到溶劑中，攪拌，超聲；

(2)將步驟(1)中的反應液進行微波加熱反應；

(3)將步驟(2)中的反應液冷卻至室溫，離心，烘干，即得cd0.8zn0.2s-mos2異質(zhì)結(jié)。

優(yōu)選地，二乙基二硫代氨基甲酸鎘，2-硫醇基苯并咪唑鋅，二甲基二硫代氨基甲酸鉬的質(zhì)量比為(4～6):1:(3～5)。

優(yōu)選地，上述步驟(1)中攪拌時間為5～15min。

優(yōu)選的，上述步驟(1)中超聲時間為20～35min。

優(yōu)選的，上述步驟(2)中微波加熱溫度分兩個階段，第一階段為85～100℃，加熱時間5～15min，第二階段為145～165℃，加熱時間為5～15min。

優(yōu)選的，第一階段的升溫速率為15～20℃/min，第二階段的升溫速率為10～15℃/min。

優(yōu)選的，步驟(3)中離心轉(zhuǎn)速為15000r/min～20000r/min。

優(yōu)選的，所述烘干溫度為85～100℃，烘干時間為10～15h。

上述方法制備的cd0.8zn0.2s-mos2異質(zhì)結(jié)光催化劑用于光催化水產(chǎn)生氫的應用。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：利用本發(fā)明所制備的cd0.8zn0.2s-mos2異質(zhì)結(jié)光催化劑具有優(yōu)異的光催化活性，制備方法簡單，成本低廉，反應時間較短，能夠有效光催化水產(chǎn)生氫，對緩解能源危機和環(huán)境問題有重要的意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1所制得的樣品的低倍掃描電鏡圖(sem)和透射電鏡圖(tem)圖；

圖2為本發(fā)明實施例1所制得樣品的能譜圖(edx)；

圖3為本發(fā)明實施例1所制得樣品的x射線光電子能譜圖(xps)；

圖4為本發(fā)明實施例1和對比例1-3所制得樣品的漫反射圖；

圖5為本發(fā)明實施例1和對比例1-3所制得樣品的光催化產(chǎn)氫圖；

圖6為本發(fā)明實施例1和對比例1-3所制得樣品的光催化穩(wěn)定性圖，圖6表明實施例1的樣品的光催化穩(wěn)定性最好。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述：

實施例1

二乙基二硫代氨基甲酸鎘(ced)(0.5000g)、2-硫醇基苯并咪唑鋅(mbz)(0.1000g)、二甲基二硫代氨基甲酸鉬(0.4000g)混合于500ml乙二醇溶液中，攪拌十分鐘，超聲30min，在微波中反應，5min加熱到90℃，此溫度下保持10min，再耗時5min從90℃加熱到160℃，并保溫10min。反應完全后，冷卻到室溫，在18000r/min轉(zhuǎn)速下，用水和酒精離心三次，在90℃條件下烘12h，得到0.4g的cd0.8zn0.2s-mos2樣品。

對比例1

二乙基二硫代氨基甲酸鎘(ced)(0.5000g)加入到500ml乙二醇溶液中，攪拌十分鐘，超聲30min，在微波中反應，5min加熱到90℃，此溫度下保持10min，再耗時5min從90℃加熱到160℃，并保溫10min。反應完全后，冷卻到室溫，在18000r/min轉(zhuǎn)速下，用水和酒精離心三次，在90℃條件下烘12h,分別得到0.15mg的cds樣品。

對比例2

二乙基二硫代氨基甲酸鎘(ced)(0.5000g)和2-硫醇基苯并咪唑鋅(mbz)(0.1000g)加入到500ml乙二醇溶液中，攪拌十分鐘，超聲30min,在微波中反應，5min加熱到90℃，此溫度下保持10min,再耗時5min從90℃加熱到160℃，并保溫10min。反應完全后，冷卻到室溫，在18000r/min轉(zhuǎn)速下，用水和酒精離心三次，在90℃條件下烘12h,得到0.2mg的cd0.8zn0.2s樣品。

對比例3

二乙基二硫代氨基甲酸鎘(ced)(0.5000g)和二甲基二硫代氨基甲酸鉬(0.4000g)原料加入到500ml乙二醇溶液中，攪拌十分鐘，超聲30min，在微波中反應，5min加熱到90℃，此溫度下保持10min,再耗時5min從90℃加熱到160℃，并保溫10min。反應完全后，冷卻到室溫，在18000r/min轉(zhuǎn)速下，用水和酒精離心三次，在90℃條件下烘12h，得到0.3mg的cds-mos2樣品。

光解水制氫步驟：

將實施例1所得的異質(zhì)結(jié)光催化劑cd0.8zn0.2s-mos2復合材料用于光解水制氫，具體處理方法為：將50mg樣品加入到8ml乳酸和72ml水組成的混合物中，用太陽光模擬器照射，使用420nm以下的濾光片過濾，并用氣相色譜檢測產(chǎn)出的h2。

對比例1-3采用上述制氫步驟，并用氣相色譜檢測產(chǎn)出的h2。結(jié)果如圖5所示，cd0.8zn0.2s-mos2光催化產(chǎn)氫性能得到了明顯的提高。

對本領域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。