阅读说明：本技术 二维MoS2负载Cu的光催化剂的制备方法 (Two-dimensional MoS2Preparation method of Cu-loaded photocatalyst ) 是由 谢宇 曾德栋 李时迁 刘玉应 凌云 于 2019-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及二维MoS_2负载Cu的光催化剂的制备方法,通过二维MoS_2负载Cu,制得了一种高催化性能的纳米材料,其光催化制氢性能活性很高,且本身拥有很好的环保性能,在合成和光催化过程中既对环境不会造成污染,对使用者也不会造成任何伤害。(The invention relates to a two-dimensional MoS 2 Method for preparing Cu-loaded photocatalyst by two-dimensional MoS 2 The Cu is loaded, so that the nano material with high catalytic performance is prepared, the photocatalytic hydrogen production performance and activity are high, the nano material has good environmental protection performance, and the environment is not polluted and the user is not hurt in the synthesis and photocatalytic processes.)

二维MoS2负载Cu的光催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及二维MoS₂负载Cu的光催化剂的制备方法，属于光催化材料技术领域。

背景技术

MoS₂作为一种典型的层状过度金属硫化物，因为其在光转换以及光催化等各领域已经被广泛的应用，对降解有机污染物和能源氢的制取具有重大的前景。MoS₂的边缘结构比较复杂，硫元素具有高度的不饱和性，反应的活性极度高，因此，被广泛引起人们对其的关注和研究。

目前在光催化领域被广泛用于降解环境污染物的催化剂多为金属氧化物的N型半导体材料，特别是二氧化钛，虽然二氧化钛廉价和无毒，但由于它的禁带宽度在3eV以上，只能对太阳光的紫外范围吸收，对太阳光的吸收率在3％～5％，严重影响其对太阳光的使用率。二硫化钼的带隙宽度在1.29eV左右，对太阳光的可见光部分也能进行很好的吸收，并且二硫化钼的化学性质很稳定，常温下不易和其他物质发生化学反应，所以二硫化钼在光催化领域具有极大的研究意义和应用潜力。因为二硫化钼具有巨大的比表面积、多孔、不饱和性、易与其他原子相结合的特性，所以这成为了人们研究光催化半导体的热点。

发明内容

本发明的目的是通过乙二醇溶液中将Cu负载到二维MoS₂，制得了一种高催化性能的纳米材料，其光催化制氢性能活性很高，且本身拥有很好的环保性能，在合成和光催化过程中既不会对环境造成污染，也不会对使用者造成任何伤害。

本发明采用的技术方案为：

二维MoS₂负载Cu光催化剂的制备方法，通过溶剂热法制备，制备步骤如下：

(1)二维MoS₂的制备：

称取20mg的四硫代钼酸铵((NH₄)₂MoS₄)，加入20ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，超声45min，然后将黄色的溶液倒入50ml的聚四氟乙烯反应釜中，在电热鼓风干燥箱中反应10h，反应温度为200℃，待反应结束后，自然冷却至室温，离心，分离，沉淀分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，最后冷冻干燥12h，得到二维MoS₂，标记为N-MoS₂；

(2)二维MoS₂负载Cu的制备：

称取0.5g的上步骤已制得的N-MoS₂加入到28.51477mlCu(NO₃)₂的乙二醇溶液中，其中C_Cu＝0.0002630215g/ml，超声30min，得到黑色的悬浊液，在不停搅拌的条件下用0.2M的NaOH溶液调节悬浊液的pH＝8-9，然后将其在75℃油浴锅和磁力搅拌器下进行冷却回流，反应5h，待悬浊液自然冷却至室温后，分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，然后将产物在80℃的真空干燥箱中进行真空干燥48h，最后将干燥的产物在惰性气体保护下400℃的高温下煅烧，煅烧升温速率为1℃/min的管式炉中煅烧2h，制得二维MoS₂负载Cu的催化剂，标记为E-Cu-N-MoS₂。

所述乙二醇溶液的体积分数为80％。

本发明制备二维MoS₂负载Cu光催化剂具较强的光催化析氢性能。通过溶剂热法和煅烧法，制得了二维MoS₂负载Cu光催化剂，即Cu-N-MoS₂复合物，此复合物在光催化过程中，扩大了对紫外可见光的吸收范围，加强了对光的吸收，抑制了光生电子-空穴对的复合，提高了产品的光催化析氢性能；Cu-N-MoS₂复合物在光催化析氢的循环实验中，能够被多次循环使用，保持了良好的稳定性；Cu-N-MoS₂复合物具有吸附性，在吸附污染物中有着很好的应用前景。

本发明的优点：

1、二维MoS₂负载Cu的催化剂具有很强光催化析氢性能，而且本身拥有很好的环保性能，在合成和光催化过程中既对环境不会造成污染，对使用者也不会造成任何伤害。

2、N-MoS₂的光催化制氢速度为1.059mmolg^-1h^-1，Cu-N-MoS₂的光催化制氢速度为1.283mmolg^-1h^-1，以体积比为百分之八十的乙二醇溶液中制备出的E-Cu-N-MoS₂的光催化制氢速度为1.596mmolg^-1h^-1，通过对N-MoS₂、文献和Cu-N-MoS₂光催化制氢的比较，发现在乙二醇溶液中负载Cu的二维MoS₂的光催化析氢效率明显高出很多；文献报道光催化剂产氢速率在0.24mmolg^-1h^-1，而我们实际的产氢速率为1.596mmolg^-1h^-1，我们制备产品的产氢速率相比文献报道的翻了好几十倍。通过对N-MoS₂和Cu-N-MoS₂罗丹明吸附量的比较，得出了负载Cu的二维MoS₂的罗丹明吸附量能得到了提高。

3、制得的E-Cu-N-MoS₂复合物的粒径小，表面积大，能够为光催化析氢提供更多的活性位点。

4、此二维MoS₂负载Cu的催化剂产品生产之前没有人制备。

5、本发明采用乙二醇溶液作为合成E-Cu-N-MoS₂复合物的溶剂，有助于离子在该溶液中传输，有利于Cu的在N-MoS₂负载，从而有效地提高了Cu-N-MoS₂复合物的光催化性能，增强了其产氢效率，后面的产氢性能实验也印证了。

附图说明

图1为本发明二维MoS₂负载Cu的催化剂析氢性能图(A)和罗丹明吸附图(B)。

图2为本发明产品的催化剂透射图，图A为N-MoS₂，图B为Cu-N-MoS₂，图C为E-Cu-N-MoS₂。

具体实施方式

实施例1：二维MoS₂负载Cu光催化剂的制备方法，通过溶剂热法制备，制备步骤如下：

(1)二维MoS₂的制备：

称取20mg的四硫代钼酸铵((NH₄)₂MoS₄)，加入20ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，超声45min，然后将黄色的溶液倒入50ml的聚四氟乙烯反应釜中，在鼓风干燥箱中反应10h，反应温度为200℃，待反应结束后，自然冷却至室温，离心，分离，沉淀分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，最后冷冻干燥12h，得到二维MoS₂，标记为N-MoS₂；

(2)二维MoS₂负载Cu的制备：

称取0.5g的上步骤已制得的N-MoS₂加入到28.51477mlCu(NO₃)₂的乙二醇溶液中，其中C_Cu＝0.0002630215g/ml，超声30min，得到黑色的悬浊液，在不停搅拌的条件下用0.2M的NaOH溶液调节悬浊液的pH＝8-9，然后将其在75℃油浴锅和磁力搅拌器下进行冷却回流，反应时间为5h，待悬浊液自然冷却至室温后，分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，然后将产物在80℃的真空干燥箱中进行真空干燥48h，最后将干燥的产物在氮气保护和温度是400℃的条件下，在煅烧升温速率为1℃/min的管式炉中煅烧2h，制得二维MoS₂负载Cu的催化剂，标记为E-Cu-N-MoS₂。

所述乙二醇溶液的体积分数为80％。

对比例1：二维MoS₂负载Cu光催化剂的制备方法，制备步骤如下：

(1)二维MoS₂的制备：

称取20mg的四硫代钼酸铵((NH₄)₂MoS₄)，加入20ml的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，超声45min，然后将黄色的溶液倒入50ml的聚四氟乙烯反应釜中，在鼓风干燥箱中反应10h，反应温度为200℃，待反应结束后，自然冷却至室温，离心，分离，沉淀分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，最后冷冻干燥12h，得到二维MoS₂，标记为N-MoS₂；

(2)二维MoS₂负载Cu的制备：

称取0.5g的上步骤已制得的N-MoS₂加入到28.51477mlCu(NO₃)₂水溶液中，其中C_Cu＝0.0002630215g/ml，超声30min，得到黑色的悬浊液，在不停搅拌的条件下用0.2M的NaOH溶液调节悬浊液的pH＝8-9，然后将其在75℃油浴锅和磁力搅拌器下进行冷却回流，反应时间为5h，待悬浊液自然冷却至室温后，分别用去离子水和无水乙醇各洗涤3次，然后将产物在80℃的真空干燥箱中进行真空干燥48h，最后将干燥的产物在氮气保护和温度是400℃的条件下，在煅烧升温速率为1℃/min的管式炉中煅烧2h，制得二维MoS₂负载Cu的催化剂，标记为Cu-N-MoS₂。

N-MoS₂的光催化制氢速度为1.059mmolg^-1h^-1，Cu-N-MoS₂的光催化制氢速度为1.283mmolg^-1h^-1，以体积比为百分之八十的乙二醇溶液中制备出的E-Cu-N-MoS₂的光催化制氢速度为1.596mmolg^-1h^-1，通过对N-MoS₂、文献(Shaohong Zang，Guigang Zhang，Zhi-AnLan，Dandan Zheng，Xinchen Wang.Enhancement of photocatalytic H₂ evolution onpyrene-based polymer promoted by MoS₂ and visible light.Applied Catalysis B:Environmental[J].2019(251),102-111.)和Cu-N-MoS₂光催化制氢的比较，发现在乙二醇溶液中负载Cu的二维MoS₂的光催化析氢效率明显高出很多；文献报道光催化剂产氢速率在0.24mmolg^-1h^-1，而我们实际的产氢速率为1.596mmolg^-1h^-1，我们制备产品的产氢速率相比文献报道的翻了好几十倍。通过对N-MoS₂和Cu-N-MoS₂罗丹明吸附量的比较，得出了负载Cu的二维MoS₂的罗丹明吸附量能得到了提高。

本发明涉及二维MoS₂负载Cu的光催化剂的制备方法，通过二维MoS₂负载Cu，制得了一种高催化性能的纳米材料，其光催化制氢性能活性很高，且本身拥有很好的环保性能，在合成和光催化过程中既对环境不会造成污染，对使用者也不会造成任何伤害。