本發(fā)明屬于光電催化領(lǐng)域，特別是涉及一種硫化鎘碳基復(fù)合材料作為光電催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

硫化鎘(CdS)室溫下的禁帶寬度為2.4eV，具有優(yōu)良的可見光吸收性能，CdS窄的禁帶寬度和負(fù)的導(dǎo)帶邊使它成為一種有前景的光催化材料。然而，作為光催化材料，它有一些不足：首先，光生電子和空穴復(fù)合快,導(dǎo)致其對太陽光吸收效率低，其次，硫化鎘的光穩(wěn)定性比較差。面對這些問題，發(fā)展一種穩(wěn)定的硫化鎘光催化劑是非常有意義的。

卡拉膠是從紅藻中提取的海藻大分子多糖（如圖a所示）。其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由硫酸基化或非硫酸基化的半乳糖和3，6-脫水內(nèi)醚半乳糖通過α-1，3-糖苷鍵和β-1，4糖苷鍵交替連接而成的線形多糖化合物，其多數(shù)糖單位中含有一個(gè)或兩個(gè)硫酸酯基，多糖鏈中總硫酸酯基含量為15%~40%。Κ -型和ι -型卡拉膠通過雙螺旋結(jié)構(gòu)可在水溶液中形成熱可逆凝膠，其機(jī)理如圖b所示。最后通過高溫炭化得到硫化鎘碳基復(fù)合材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明利用來源豐富的卡拉膠作為原料，制備了具有很高可見光響應(yīng)并且穩(wěn)定的硫化鎘碳基復(fù)合材料。

本發(fā)明制備過程簡單，不需要昂貴設(shè)備，所得產(chǎn)品質(zhì)量高性能好，在將來光電催化領(lǐng)域具有可靠的前景。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種硫化鎘碳基復(fù)合材料作為光電催化劑的制備方法，具體步驟如下：

步驟一、利用卡拉膠的凝膠原理，把高溫溶解的卡拉膠原料滴入鹽酸的乙醇溶液中，形成凝膠，做凝膠去雜處理；

步驟二、把去雜后卡拉膠凝膠浸入一定濃度的乙酸鎘的乙醇溶液中，多次處理；

步驟三、把上述的凝膠用乙醇和水分步清洗，將處理后的凝膠放入冰箱中，然后冷凍干燥，形成鎘-卡拉膠氣凝膠；

步驟四、鎘-卡拉膠氣凝膠在管式爐中經(jīng)一定的碳化工藝煅燒，之后再在二氧化碳中高溫除碳，得到硫化鎘碳基復(fù)合光電催化劑；

步驟五、用電化學(xué)工作站及氙燈系統(tǒng)測試上述產(chǎn)物的光電催化性能。

上述的硫化鎘碳基復(fù)合材料作為光電催化劑的制備方法，所述步驟一中的卡拉膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %， 鹽酸的乙醇溶液濃度為2mol L-1。

上述的硫化鎘碳基復(fù)合材料作為光電催化劑的制備方法，所述步驟二中的乙酸鎘的物質(zhì)的量濃度為1.5mol L-1，處理次數(shù)為3~5次。

上述的硫化鎘碳基復(fù)合材料作為光電催化劑的制備方法，所述步驟三中的乙醇和水分別處理2~3次。

上述的硫化鎘碳基復(fù)合材料作為光電催化劑的制備方法，所述步驟四中的碳化工藝為在氮?dú)夥諊?00 ℃ 煅燒1小時(shí)，然后在二氧化碳中610 ℃ 除碳1小時(shí)。

本發(fā)明硫化鎘碳基復(fù)合材料作為光電催化劑的制備方法的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明使用的原料主要是ι -卡拉膠，ι -卡拉膠是紅藻中提取出來的，來源廣泛、環(huán)保綠色、安全性高。本發(fā)明方法制備的硫化鎘碳基復(fù)合材料作為光電催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的光電催化性能，具有較高的可見光響應(yīng)和良好的光穩(wěn)定性。本發(fā)明方法制備的硫化鎘碳基復(fù)合材料可大量合成，不需要昂貴設(shè)備，可廣泛用于光催化中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的硫化鎘碳基復(fù)合材料的XRD圖；

圖2是本發(fā)明的硫化鎘碳基復(fù)合材料的SEM圖；

圖3是本發(fā)明的硫化鎘碳基復(fù)合材料的TEM圖；

圖4是本發(fā)明硫化鎘碳基復(fù)合材料作光電催化劑的性能表征；

圖5是本發(fā)明背景技術(shù)中a、b的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖、技術(shù)方案以及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例一，根據(jù)圖1、2、3、4所示，一種硫化鎘碳基復(fù)合材料作為光電催化劑的制備方法，具體步驟如下：

步驟一、利用卡拉膠凝膠原理把高溫溶解的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的2g ι -卡拉膠原料滴入100ml濃度為2mol L-1的鹽酸的乙醇溶液中，形成凝膠，做凝膠去雜處理；

步驟二、把去雜后卡拉膠凝膠浸入100ml物質(zhì)的量濃度為1.5mol L-1乙酸鎘的乙醇溶液中，處理3~5次；

步驟三、把上述的凝膠用乙醇和水分步清洗2~3遍，將處理后的凝膠放入冰箱中，然后冷凍干燥，形成鎘-卡拉膠氣凝膠；

步驟四、鎘-卡拉膠氣凝膠在管式爐中經(jīng)一定的碳化工藝煅燒，700 ℃ 煅燒1小時(shí)，之后再在二氧化碳中610 ℃除碳1小時(shí)，得到硫化鎘碳基復(fù)合光電催化劑；

步驟五、用電化學(xué)工作站及氙燈系統(tǒng)測試上述硫化鎘碳基復(fù)合材料的光電催化性能。

圖2的硫化鎘碳基復(fù)合材料的SEM圖，明顯可見具有良好的氣凝膠形貌，大量的硫化鎘納米顆粒在氣凝膠表面。

采用卡拉膠、二水合乙酸鎘原料，成功地制備出了用于光電催化的硫化鎘碳基復(fù)合催化劑。該催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的光電催化活性（光電流密度100μA左右，光源為300W（100W cm-2）氙燈，電解質(zhì)為硫酸鈉溶液）和良好的光穩(wěn)定性（連續(xù)光照4000秒光電流密度幾乎不變）。

傳統(tǒng)制作硫化鎘的工藝，一般以硫化鈉或者硫化氫作為外加硫源，在制備過程中極易產(chǎn)生二次污染，再者硫化鎘在光催化過程中由于空穴和光電子的快速復(fù)合表現(xiàn)出光吸收效率低和極差的光穩(wěn)定性，這極大地限制了硫化鎘在光催化中的應(yīng)用。另外海洋生物質(zhì)材料的大力發(fā)展，給我們提供了更多地發(fā)展機(jī)會(huì)。因此，發(fā)展簡單、方便的制備穩(wěn)定的硫化鎘碳基復(fù)合光電催化劑的方法，從而克服硫化鎘在制備和光電催化中缺陷是至關(guān)重要的。

本發(fā)明中，卡拉膠來源豐富、資源廣泛，所得光電催化材料表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，是非常有前景的用于光電催化的材料。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)并不受上述實(shí)施方式的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可在不偏離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思的前提下，對本發(fā)明作出各種修改或變型，這些修改或變型當(dāng)然也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。