納米片的制備方法及在電、光催化中的應用
【技術領域】
[000? ]本發明涉及一種高效的鋸齒狀CU2M0S4納米片電、光催化劑的制備方法，屬于無機納米材料領域。
【背景技術】
[0002]隨著社會與經濟的發展，環境問題變得日趨嚴重。為了從根本上解決環境問題，可以從以下兩個方面入手。第一，尋找可替代的綠色能源降低人類對不可再生化石燃料的依賴程度。氫氣便是一種理想的清潔能源。水裂解是一種理想的制備氫氣路線。因此，開發高效的裂解水產氫電催化劑具有重要意義。另一方面，在各類污染當中，水體污染尤其嚴重，亟待解決。
[0003]光催化技術可以利用“綠色”的太陽光，催化降解水體中的有機污染物，從而有效凈化環境。如何發展廉價、高效的光催化劑也是當前研究的重要課題。
[0004]目前，效率最高的電催化裂解水產氫催化劑是鉑、鈀一類貴金屬及其相應復合物。由于其價格昂貴且地球含量低，極大地限制該類材料在電催化分解水方面的實際應用。發展非貴金屬電催化劑用于電催化分解水是其下一步大規模應用的必然。另一方面，現在商品化的光催化劑主要是Ti02(P25)。但該光催化劑只能吸收紫外光，而太陽光譜中紫外光〈5%。因此，開發高效的可見光響應的光催化劑是實現光催化技術應用的前提。Cu2MoS2是一類具有層狀結構的窄帶隙半導體。文獻報道該材料可以電解水產氫，也可以用于降解有機污染物。然而，未經改性的Cu2MoS2，其電、光催化活性比較低，不足實際應用。納米片具有大的比表面積，通過刻蝕獲得鋸齒狀結構，可暴露更多的活性位點。基于以上兩點，申請人研發了由高豐度且廉價元素Cu、Mo、S組成的Cu2MoS2鋸齒狀納米片。該材料具有高效的電、光催化活性，可應用于電催化分解水制氫及環境凈化。
【發明內容】
[0005]鑒于上述目前，本發明旨在于提供一種高效的鋸齒狀Cu2MoS4納米片電、光催化劑的制備方法，該材料具有比表面積大，活性位點多，吸光能力強，電催化分解水及光催化降解污染物活性高等優點，且產品制備路線綠色，重復性好，可規模化。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0007]—種鋸齒狀Cu2MoS4納米片電、光催化劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:
[0008]SI合成Cu2O前軀體:
[0009]S1.1 6.66g PVP在40°C水浴條件下溶解于10mL去離子水中，待完全溶解后用I OOmL去離子水冷卻溶液；
[0010]51.2向所述溶液中加入211111101的氯化銅，攪拌溶解后再逐滴加入201^ 2M NaOH溶液，攪拌老化30min，待溶液顏色由淺藍色變成深褐色后再逐滴加入20mL 0.6M抗壞血酸溶液；[0011 ] S1.3上述混合溶液在室溫條件下攪拌3h后待溶液顏色變成棕黃色后停止攪拌，將獲得的產物Cu2O用去離子水、乙醇各離心3次并在真空干燥箱中60 °C下烘干待用即可；
[0012]S2合成鋸齒狀Cu2MoS4納米片:
[0013]S2.1 155mg二水合鉬酸鈉在超聲條件下溶解于10mL乙二醇溶液中，加入350mg硫代乙酰胺繼續超聲溶解待變成澄清溶液后加入150mg上述所述Cu2O繼續超聲溶解至溶液變成深褐色溶液后轉移至反應釜中21 (TC反應24h;
[0014]S2.2反應結束后將獲得產物Cu2MoS4納米片用去離子水、乙醇各離心4次并真空干燥箱中60 °C下烘干待用；
[0015]S3取50mg所述Cu2MoS4納米片的粉體于50mL燒杯中，加入20mL 4M HNO3溶液后在室溫條件下攪拌2-10h，反應結束后用去離子水、乙醇各離心3次并真空干燥箱中60°C下烘干即可獲得鋸齒狀Cu2MoS4納米片。
[0016]需要說明的是，所述PVP即聚乙烯吡咯烷酮，M = 58000。
[0017]需要說明的是，所述鋸齒狀Cu2MoS4納米片為高豐度非貴金屬元素構成的三元復合半導體材料。
[0018]需要說明的是，所述鋸齒狀Cu2MoS4納米片為邊緣鋸齒狀的納米片，其顆粒大小為4?5微米。
[0019]作為本發明的應用如下:
[0020]一種使用鋸齒狀Cu2MoS4納米片在光催化中的應用，所述鋸齒狀Cu2MoS4納米片可作為催化劑。
[0021]一種使用鋸齒狀Cu2MoS4納米片在電催化中的應用，所述鋸齒狀Cu2MoS4納米片作為催化劑。
[0022]本發明有益效果在于:
[0023]1、本發明所需原料來源豐富、路線綠色、方法重復性好、可大規模合成；
[0024]2、本發明制備的材料可用于電催化產氫、光催化降解污染物。反應高效，操作簡單，制備的材料穩定性好，具有很好的實用價值和應用前景。
【附圖說明】
[0025]圖1為Cu2MoS4納米片的掃描電鏡像。
[0026]圖2為本發明制備的鋸齒狀Cu2MoS4納米片的透射電鏡像。
[0027]圖3為本發明制備的鋸齒狀Cu2MoS4納米片的粉末X射線衍射花樣。
[0028]圖4為本發明制備的鋸齒狀Cu2MoS4納米片的X射線光電子能譜。
[0029]圖5為本發明制備的鋸齒狀Cu2MoS4納米片的紫外漫反射譜。
[0030]圖6為本發明制備的鋸齒狀Cu2MoS4納米片的氮氣吸附-脫附等溫線。
[0031]圖7為本發明制備的刻鋸齒狀Cu2MoS4納米片與未經刻的Cu2MoS4納米片的接觸角照片。
[0032]圖8為本發明制備的刻鋸齒狀Cu2MoS4納米片與未經刻的Cu2MoS4納米片的電催化極化曲線。
[0033]圖9為本發明制備的刻鋸齒狀Cu2MoS4納米片與未經刻的Cu2MoS4納米片的光催化降解羅丹明B的活性。
[0034]圖10為合成的鋸齒狀Cu2MoS4納米片在1000圈循環伏安前后的電化學極化曲線。
【具體實施方式】
[0035]以下實例進一步闡述本發明的技術方案，但不代表或限制本發明的權利保護范圍，本發明的保護范圍以權利要求為準。
[0036]實施例1
[0037]一種鋸齒狀Cu2MoS4納米片電、光催化劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟:
[0038]SI合成Cu2O前軀體:
[0039]S1.1 6.66g PVP在40°C水浴條件下溶解于10mL去離子水中，待完全溶解后用I OOmL去離子水冷卻溶液；
[0040]51.2向所述溶液中加入211111101的氯化銅，攪拌溶解后再逐滴加入201^ 2M NaOH溶液，攪拌老化30min，待溶液顏色由淺藍色變成深褐色后再逐滴加入20mL 0.6M抗壞血酸溶液；
[0041 ] S1.3上述混合溶液在室溫條件下攪拌3h后待溶液顏色變成棕黃色后停止攪拌，將獲得的產物Cu2O用去離子水、乙醇各離心3次并在真空干燥箱中60 °C下烘干待用即可；
[0042]S2合成鋸齒狀Cu2MoS4納米片:
[0043]S2.1 155mg二水合鉬