一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法
【專利摘要】一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，它涉及一種制氫催化劑的制備方法。本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有ZnS半導體光催化劑太陽光利用率低、電子和空穴復合幾率大和光催化制氫速率低的問題。方法：一、制備Ni(NO3)2·6H2O和Zn(Ac)2·2H2O的混合溶液；二、制備硫脲溶液；三、制備反應液；四、將反應液加入到反應釜中，水熱反應，得到Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。本發(fā)明制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑在氙燈照射下分解H2O產(chǎn)氫速率可達到178μmol/h/g～500μmol/h/g，相比未摻雜Ni的ZnS提高了1倍～4倍。本發(fā)明可以獲得一種Ni摻雜的ZnS光催化劑的制備方法。
【專利說明】
一種N i摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種制氫催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能作為一種取之不盡用之不竭的清潔能源，在未來的新能源開發(fā)中占據(jù)著不 可輕視的重要地位。而氫能具有高效、清潔、方便儲存等優(yōu)點，被認為是一種最理想的無污 染綠色能源之一，因此，將太陽能轉(zhuǎn)化為氫能成為太陽能利用的一個重要方向。光催化技術(shù) 因其反應速度快、條件溫和、效率高和直接利用太陽能來驅(qū)動反應等獨特性質(zhì)，逐漸成為一 種理想的制氫方式。光催化技術(shù)的核心是制備高催化活性的光催化材料，目前光催化材料 中研究較多的是半導體光催化材料。
[0003] ZnS是一種Π -VI族非常重要的直接寬帶隙半導體，禁帶寬度為3.6eV~3.8eV，在 很多領(lǐng)域得到了廣泛的應用，如化工、陶瓷、紅外性能、氣敏性、光電、光催化等。但是由于 ZnS的禁帶較寬，只能對紫外光響應，太陽能利用率低。因此提高催化劑對太陽光波段的響 應范圍，降低禁帶寬度，成為提高ZnS材料光催化制氫活性的關(guān)鍵。離子摻雜是引入離子到 半導體光催化劑晶格內(nèi)部，形成缺陷或改變晶格類型，可使半導體的禁帶中形成新的供體 能級或新的價帶，從而改變半導體的光吸收性質(zhì)，最終影響光催化活性。同時，新的雜質(zhì)能 級還能成為光生電子和空穴的捕獲陷阱，從而提高光生電子和空穴的壽命得以延長，提高 光催化活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有ZnS半導體光催化劑太陽光利用率低、電子和空穴復 合幾率大和光催化制氫速率低的問題，而提供一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備 方法。
[0005] -種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，是按以下步驟完成的：
[0006] 一、將Ni(N03)2 · 6H2〇和Zn(Ac)2 · 2H2〇加入到蒸餾水中，再在攪拌速度為60r/min ~300r/min下攬摔20min~60min，得到Ni(N〇3)2 · 6H2O和Zn(Ac)2 · 2H2O的混合溶液；
[0007] 步驟一中所述的Ni(N03)2 · 6H2〇與Zn(Ac)2 · 2H2〇的物質(zhì)的量比為（0.01~0.20): 1；
[0008] 步驟一中所述的Ni(N03)2 · 6H2〇和Zn(Ac)2 · 2H2〇的總物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比 為8mmol:(20mL~30mL);
[0009] 二、將硫脲加入到蒸餾水中，再在攪拌速度為60r/min~300r/min下攪拌20min~ 60min，得到硫脲溶液；
[0010] 步驟二中所述的硫脲的物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比為40mmol: (20mL~30mL); [0011] 三、將步驟一中得到的Ni(N03)2 · 6H2O和Zn(Ac)2 · 2H2O的混合溶液與步驟二中得 到的硫脲溶液混合，得到反應液；
[0012] 步驟三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比 為(0.67~1·5):1;
[0013]四、將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為140 °C~200 °C的條件下反應6h~ 24h，再自然冷卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次~5次，再使用無 水乙醇對反應物清洗3次~5次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為60°C~ 100°C下干燥10h~24h，得到Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點
[0015] -、本發(fā)明利用簡單的一步水熱法實現(xiàn)了Ni對ZnS的摻雜；
[0016] 二、本發(fā)明制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑在氙燈照射下分解H20產(chǎn)氫速率 可達到178μηιο 1 /h/g~500μηιο 1 /h/g，相比未摻雜Ni的ZnS提高了 1倍~4倍。
[0017] 本發(fā)明可以獲得一種Ni摻雜的ZnS光催化劑的制備方法。
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例一制備的未摻雜Ni的ZnS光催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0019]圖2為實施例二制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0020]圖3為實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0021]圖4為實施例四制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0022]圖5為實施例五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0023]圖6為XRD圖，圖6中1實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑的XRD圖，2為實施例二 制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖，3為實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制 氫催化劑的XRD圖，4為實施例四制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖，5為實施例 五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖，6為標準卡片roF#80-0007;
[0024] 圖7為XRD圖在(002)處的放大圖，圖7中1為實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑 的XRD圖在(002)處的放大圖，2為實施例二制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖 在(002)處的放大圖，3為實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖在(002) 處的放大圖，4為實施例四制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖在(002)處的放大 圖，5為實施例五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖在(002)處的放大圖；
[0025] 圖8為紫外可見漫反射圖，圖8中1為實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑的紫外 可見漫反射圖，2為實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的紫外可見漫反射圖； [0026]圖9為Ni摻雜的ZnS光催化劑在300W氣燈照射下產(chǎn)氫量隨光照時間的變化曲線，圖 9中1為實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線，2為實施例二制 備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線，3為實施例三制備的Ni摻 雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線，4為實施例四制備的Ni摻雜的ZnS 光驅(qū)動制氫催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線，5為實施例五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制 氫催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線。
【具體實施方式】
[0027]【具體實施方式】一:本實施方式是一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法 是按以下步驟完成的：
[0028] 一、將Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20加入到蒸餾水中，再在攪拌速度為60r/min ~300r/min下攬摔20min~60min，得到Ni(N〇3)2 · 6H2O和Zn(Ac)2 · 2H2〇的混合溶液；
[0029] 步驟一中所述的Ni(N03)2 · 6H20與Zn(Ac)2 · 2H20的物質(zhì)的量比為（0.01~0.20): 1；
[0030] 步驟一中所述的Ni(N〇3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的總物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比 為8mmol:(20mL~30mL);
[0031 ] 二、將硫脲加入到蒸餾水中，再在攪拌速度為60r/min~300r/min下攪拌20min~ 60min，得到硫脲溶液；
[0032]步驟二中所述的硫脲的物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比為40mmol: (20mL~30mL); [0033] 三、將步驟一中得到的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與步驟二中得 到的硫脲溶液混合，得到反應液；
[0034] 步驟三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比 為(0.67~1.5):1;
[0035]四、將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為140 °C~200 °C的條件下反應6h~ 24h，再自然冷卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次~5次，再使用無 水乙醇對反應物清洗3次~5次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為60°C~ 100°C下干燥10h~24h，得到Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
[0036]本實施方式的優(yōu)點
[0037] 一、本實施方式利用簡單的一步水熱法實現(xiàn)了 Ni對ZnS的摻雜；
[0038]二、本實施方式制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑在氙燈照射下分解H20產(chǎn)氫 速率可達到178ymol/h/g~500ymol/h/g，相比未摻雜Ni的ZnS提高了 1倍~4倍。
[0039]本實施方式可以獲得一種Ni摻雜的ZnS光催化劑的制備方法。
【具體實施方式】 [0040] 二：本實施方式與一不同點是：步驟一中所述的Ni (NOS)〗· 6H20與Zn(Ac)2 · 2H20的物質(zhì)的量比為(0.01~0.05):1。其他步驟與 一相同。
【具體實施方式】 [0041] 三:本實施方式與一或二之一不同點是：步驟一中所 述的Ni(N03)2 · 6H20與Zn(Ac)2 · 2H20的物質(zhì)的量比為(0.01~0.11):1。其他步驟與具體實 施方式一或二相同。
[0042]【具體實施方式】四：本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同點是：步驟一中所 述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的總物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比為8mmol:25mL。其他 步驟與【具體實施方式】一至三相同。
【具體實施方式】 [0043] 五:本實施方式與一至四之一不同點是：步驟二中所 述的硫脲的物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比為40mmol :25mL。其他步驟與一至四 相同。
【具體實施方式】 [0044] 六:本實施方式與一至五之一不同點是：步驟三中所 述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比為1:1。其他步驟與具 體實施方式一至五相同。
【具體實施方式】 [0045] 七:本實施方式與一至六之一不同點是：步驟三中所 述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比為（1~1.5):1。其他 步驟與一至六相同。
【具體實施方式】 [0046] 八:本實施方式與一至七之一不同點是：步驟四中將 反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為140°C~160°C的條件下反應12h~24h，再自然冷 卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次~5次，再使用無水乙醇對反應 物清洗3次~5次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干燥12h，得到 Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
[0047] 其他步驟與【具體實施方式】一至七相同。
【具體實施方式】 [0048] 九:本實施方式與一至八之一不同點是：步驟四中將 反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為160°C~200°C的條件下反應12h~24h，再自然冷 卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次~5次，再使用無水乙醇對反應 物清洗3~5次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干燥12h，得到Ni 摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
[0049] 其他步驟與【具體實施方式】一至八相同。
【具體實施方式】 [0050] 十:本實施方式與一至九之一不同點是：步驟四中將 反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為160°C的條件下反應12h，再自然冷卻至室溫，得到 反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次，再使用無水乙醇對反應物清洗3次，得到清洗 后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干燥12h，得到Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催 化劑。其他步驟與一至九相同。
[0051 ]采用以下實施例驗證本發(fā)明的優(yōu)點：
[0052]實施例一:一種未摻雜的ZnS光催化劑的制備方法，是按以下步驟完成的：
[0053] 一、將8mmol Zn(Ac)2 · 2H2〇加入到25mL蒸餾水中，再在攪拌速度為200r/min下攪 拌20min，得到Zn(Ac)2 · 2H20溶液；
[0054] 二、將40mmol硫脲加入到25mL蒸餾水中，再在攪拌速度為200r/min下攪拌30min， 得到硫脲溶液；
[0055] 三、將步驟一中得到的Zn(Ac)2 · 2H20溶液與步驟二中得到的硫脲溶液混合，得到 反應液；
[0056] 步驟三中所述的Zn(Ac)2 · 2H20溶液與硫脲溶液的體積比為1:1;
[0057]四、將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為160°C的條件下反應12h，再自然冷 卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次，再使用無水乙醇對反應物清 洗3次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干燥12h，得到Ni摻雜的 ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
[0058]實施例二：一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，是按以下步驟完成 的：
[0059] -、將0.08mmol Ni(N03)2 · 6H20和7.92mmol Zn(Ac)2 · 2H20加入到25mL蒸餾水中， 再在攪拌速度為200r/min下攪拌20min，得到Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液；
[0000] 二、將40mmol硫脲加入到25mL蒸餾水中，再在攪拌速度為200r/min下攪拌30min， 得到硫脲溶液；
[0061 ] 三、將步驟一中得到的Ni(N〇3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與步驟二中得 到的硫脲溶液混合，得到反應液；
[0062] 步驟三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比 為 1:1;
[0063]四、將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為160°C的條件下反應12h，再自然冷 卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次，再使用無水乙醇對反應物清 洗3次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干燥12h，得到Ni摻雜的 ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
[0064]實施例三：一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，是按以下步驟完成 的：
[0065] 一、將〇.16mmol Ni(N03)2 · 6H20和7.84mmol Zn(Ac)2 · 2H20加入到25mL蒸餾水中， 再在攪拌速度為200r/min下攪拌20min，得到Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液； [0066] 二、將40mmol硫脲加入到25mL蒸餾水中，再在攪拌速度為200r/min下攪拌30min， 得到硫脲溶液；
[0067] 三、將步驟一中得到的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與步驟二中得 到的硫脲溶液混合，得到反應液；
[0068] 步驟三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比 為 1:1;
[0069] 四、將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為160°C的條件下反應12h，再自然冷 卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次，再使用無水乙醇對反應物清 洗3次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干燥12h，得到Ni摻雜的 ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
[0070] 實施例四：一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，是按以下步驟完成 的：
[0071] -、將〇.24mmol Ni(N03)2 · 6H20和7.76mmol Zn(Ac)2 · 2H20加入到25mL蒸餾水中， 再在攪拌速度為200r/min下攪拌20min，得到Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液； [0072] 二、將40mmol硫脲加入到25mL蒸餾水中，再在攪拌速度為200r/min下攪拌30min， 得到硫脲溶液；
[0073] 三、將步驟一中得到的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與步驟二中得 到的硫脲溶液混合，得到反應液；
[0074] 步驟三中所述的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比 為 1:1;
[0075]四、將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為160°C的條件下反應12h，再自然冷 卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次，再使用無水乙醇對反應物清 洗3次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干燥12h，得到Ni摻雜的 ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
[0076]實施例五：一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，是按以下步驟完成 的：
[0077] 一、將〇.8mmol Ni(N03)2 · 6H20和7.2mmol Zn(Ac)2 · 2H20加入到25mL蒸餾水中，再 在攪拌速度為200r/min下攪拌20min，得到Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液； [0078] 二、將40mmol硫脲加入到25mL蒸餾水中，再在攪拌速度為200r/min下攪拌30min， 得到硫脲溶液；
[0079] 三、將步驟一中得到的Ni(N03)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與步驟二中得 到的硫脲溶液混合，得到反應液；
[0080] 步驟三中所述的Ni(N〇3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比 為 1:1;
[0081] 四、將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為160°C的條件下反應12h，再自然冷 卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次，再使用無水乙醇對反應物清 洗3次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干燥12h，得到Ni摻雜的 ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
[0082]使用掃描電鏡對實驗例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑、實驗例二制備的Ni摻雜 的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑、實驗例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑、實驗例四制備 的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑、實驗例五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑進行測 試，如圖1-5所示；
[0083]圖1為實施例一制備的未摻雜Ni的ZnS光催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0084]圖2為實施例二制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0085]圖3為實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0086]圖4為實施例四制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0087]圖5為實施例五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑放大5000倍的SEM圖；
[0088]從圖1-圖5可知，Ni摻雜前后樣品的微觀形貌沒有明顯變化，均表現(xiàn)為微米級小 球。
[0089]圖6為XRD圖，圖6中1實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑的XRD圖，2為實施例二 制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖，3為實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制 氫催化劑的XRD圖，4為實施例四制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖，5為實施例 五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖，6為標準卡片roF#80-0007;
[0090] 從圖6可知，所有樣品都表現(xiàn)出ZnS的特征峰，與標準卡片roF#80-0007相對應，沒 有發(fā)現(xiàn)Ni、Ni -S的相關(guān)特征峰，可能是由于Ni的含量太低或是Ni摻雜到Zn的晶格中。
[0091] 圖7為XRD圖在(002)處的放大圖，圖7中1為實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑 的XRD圖在(002)處的放大圖，2為實施例二制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖 在(002)處的放大圖，3為實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖在(002) 處的放大圖，4為實施例四制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖在(002)處的放大 圖，5為實施例五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的XRD圖在(002)處的放大圖。
[0092]從圖7可以明顯的看到，實施例二、實施例三、實施例四和實施例五制備的Ni摻雜 的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑相對于實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑，（002)峰均向高角 度方向移動，根據(jù)布拉格方程2d Sin0 = A可以知道，Θ的變化會影響d值的變化，即影響了產(chǎn) 物內(nèi)部晶格間距，這證明發(fā)生了摻雜，而出現(xiàn)的高角度移動是因為Ni的離子半徑(〇._A) 小于Zn離子半徑C0J8A)，d值變小，根據(jù)公式可得Θ將變大，因此向高角度方向移動。
[0093]圖8為紫外可見漫反射圖，圖8中1為實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑的紫外 可見漫反射圖，2為實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的紫外可見漫反射圖。 [0094]從圖8可知，實施例一未摻雜的ZnS光催化劑和實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光催 化劑吸收邊幾乎一樣，均在370.43nm左右，但實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化 劑在可見光區(qū)的吸收程度要高于實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑。這表明摻雜后，催 化劑利用太陽能的效率提尚。
[0095]圖9為Ni摻雜的ZnS光催化劑在300W氣燈照射下產(chǎn)氫量隨光照時間的變化曲線，圖 9中1為實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線，2為實施例二制 備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線，3為實施例三制備的Ni摻 雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線，4為實施例四制備的Ni摻雜的ZnS 光驅(qū)動制氫催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線，5為實施例五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制 氫催化劑的產(chǎn)氫量隨時間的變化曲線。
[0096]從圖9中可知，實施例二、實施例三、實施例四和實施例五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū) 動制氫催化劑光催化產(chǎn)氫效果明顯優(yōu)于實施例一制備的未摻雜的ZnS光催化劑。與實施例 一制備的未摻雜的ZnS光催化劑相比，實施例二制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的光 催化產(chǎn)氫速率提高了 1倍，實施例三制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的光催化產(chǎn)氫速 率提高了 3.7倍，實施例四制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的光催化產(chǎn)氫速率提高了 2.5倍，實施例五制備的Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的光催化產(chǎn)氫速率提高了1.7倍。
【主權(quán)項】
1. 一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在于一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū) 動制氫催化劑的制備方法是按以下步驟完成的： 一、 將附0〇3)2.6!12〇和211(4(3)2,2!1 2〇加入到蒸餾水中，再在攪拌速度為6(^/1^11~ 300r/min下攬摔20min~60min，得到Ni(N〇3)2 · 6H2O和Zn(Ac)2 · 2H2〇的混合溶液； 步驟一中所述的Ni(NO3)2 · 6H20與Zn(Ac)2 · 2H20的物質(zhì)的量比為(0.01~0.20):1; 步驟一中所述的Ni (NO3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的總物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比為 8mm〇I:(20mL~30mL); 二、 將硫脲加入到蒸餾水中，再在攪拌速度為60r/min~300r/min下攪拌20min~ 60min，得到硫脲溶液； 步驟二中所述的硫脲的物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比為40mmol: (20mL~30mL); 三、 將步驟一中得到的Ni(NO3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與步驟二中得到的 硫脲溶液混合，得到反應液； 步驟三中所述的Ni (NO3)2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比為 (0.67~1.5):1; 四、 將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為140°C~200°C的條件下反應6h~24h， 再自然冷卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次~5次，再使用無水乙 醇對反應物清洗3次~5次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為60°C~KKTC 下干燥IOh~24h，得到Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在于 步驟一中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20與Zn(Ac)2 · 2H20的物質(zhì)的量比為(0.01~0.05): 1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在于 步驟一中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20與Zn(Ac)2 · 2H20的物質(zhì)的量比為(0.01~0.11): 1。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在于 步驟一中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的總物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比為8mmol: 25mL〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在于 步驟二中所述的硫脲的物質(zhì)的量與蒸餾水的體積比為40mmo1:25mL。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在于 步驟三中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比為1:1。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在于 步驟三中所述的Ni(NO3) 2 · 6H20和Zn(Ac)2 · 2H20的混合溶液與硫脲溶液的體積比為（1~ 1.5):1〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在于 步驟四中將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為140°C~160°C的條件下反應12h~ 24h，再自然冷卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次~5次，再使用無 水乙醇對反應物清洗3次~5次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下 干燥12h，得到Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在于 步驟四中將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為160°C~200°C的條件下反應12h~ 24h，再自然冷卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次~5次，再使用無 水乙醇對反應物清洗3~5次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干 燥12h，得到Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Ni摻雜的ZnS光驅(qū)動制氫催化劑的制備方法，其特征在 于步驟四中將反應液加入到反應釜中，再在反應溫度為160°C的條件下反應12h，再自然冷 卻至室溫，得到反應物;首先使用去離子水對反應物清洗3次，再使用無水乙醇對反應物清 洗3次，得到清洗后的反應物;將清洗后的反應物在溫度為70°C下干燥12h，得到Ni摻雜的 ZnS光驅(qū)動制氫催化劑。
【文檔編號】C01B3/04GK105944737SQ201610330311
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】姚忠平, 賀雅瓊, 張藝方, 夏琦興, 李東琦, 王建康, 姜兆華
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學