【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于壓電光催化領域，具體涉及一種ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、近年來，隨著經濟的蓬勃發展與人口規模的不斷擴大，能源短缺與環境保護問題日益凸顯，成為全球矚目的焦點。在此背景下，推動可持續清潔能源的發展顯得尤為迫切與重要。在眾多候選能源中，氫能以其高能量密度及環境友好性脫穎而出，成為研究的熱點。特別地，cds作為一種金屬硫化物光催化劑，因其適宜的帶隙特性，在過去幾十年里受到了廣泛的關注與研究。然而，盡管潛力巨大，cds在實際應用中卻面臨光生空穴與光生電子快速復合的挑戰，這極大地限制了其光催化產氫的效率。為了克服這一難題，科學家們將目光投向了mnxcd1-xs固溶體。這種材料通過調控mn與cd的比例，實現了帶隙的靈活控制，不僅保留了cds的優良特性，還顯著提升了光催化活性與耐腐蝕性。因此，mnxcd1-xs固溶體被視為一種極具潛力的替代品，有望在未來能源轉換與環境保護領域發揮重要作用，展現出廣闊的應用前景。
2、ag2s具有較高的化學穩定性，能夠在多種環境下保持其結構和性能的穩定性。同時，ag2s還具有低毒性或無毒的特點，這使得它的應用更加安全環保。ag2s能夠吸收包括可見光和近紅外光在內的廣泛光譜范圍的光線。本專利技術將ag2s與mnxcd1-xs復合，旨在提供具有更優的光催化性能的催化劑。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑，并將其應用于壓電光催化產氫或co2還
2、本專利技術提供的ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑，是由mn0.5cd0.5s和ag2s復合形成的異質結結構，ag2s是mn0.5cd0.5s質量的1-7％(優選為1-3％)。其制備方法包括如下步驟：
3、(1)mn0.5cd0.5s的制備：
4、將mn(ch3coo)2·4h2o、cd(ch3coo)2·2h2o溶解在去離子水中，攪拌至完全溶解，接著加入c2h5ns(taa)繼續攪拌使其混合均勻，再將混合液轉移到具有聚四氟乙烯內襯的反應釜中，放置于160℃烘箱中24h，反應結束后，冷卻至室溫，過濾，將反應釜中的固體用去離子水和無水乙醇洗滌3次、60℃干燥后得到橙色的mn0.5cd0.5s粉末。(簡稱：mcs)。
5、進一步地，mn(ch3coo)2·4h2o、cd(ch3coo)2·2h2o的摩爾比為1:1；
6、進一步地，mn(ch3coo)2·4h2o、c2h5ns的摩爾比為1:2。
7、(2)ag2s的制備
8、將agno3，taa分散在h2o中，攪拌20min使其混合均勻，然后將混合液轉移到具有聚四氟乙烯內襯的反應釜中，于150℃烘箱中靜置2h，反應結束后，冷卻至室溫，將反應釜中的固體洗滌、干燥，得到ag2s。
9、進一步地，agno3，taa的摩爾比是1：1。
10、(3)ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑的制備：
11、將mn0.5cd0.5s催化劑和ag2s催化劑溶于溶劑中，進行超聲、攪拌。室溫下過濾、洗滌、干燥，最終得到橙色粉末，即為ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑。
12、進一步地，溶劑為：去離子水，無水乙醇，或無水乙醇和水的混合溶劑；ag2s的加入量是mn0.5cd0.5s質量的1％～7％(優選為5％)。
13、進一步地，超聲功率為240w，超聲時間1h，攪拌速度400r/min，攪拌4h。
14、上述制備的復合催化劑用于壓電光催化產氫，其具體應用方法為：稱取ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑，加入到水中，超聲均勻分散，然后加入na2s、na2so3水溶液作為犧牲劑，通n2，在超聲和光照的共同條件下進行密封產h2。
15、上述制備的復合催化劑用于co2還原產co，其具體應用方法為：稱取ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑，加入到水中，超聲均勻分散，然后加入na2s、na2so3水溶液作為犧牲劑，通co2，在超聲和光照的共同條件下進行密封產co。
16、其中，超聲功率是240w，光照的功率為55w。犧牲劑溶液中na2s、na2so3的濃度分別為0.35m、0.25m。復合催化劑在水中的用量為2mg/18ml。
17、本專利技術具有的優點：
18、(1)本專利技術合成的ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑其合成條件簡單、易于操作，具有快速高效、節能環保等特點。
19、(2)ag2s具有較高的化學穩定性，能夠在多種環境下保持其結構和性能的穩定性。同時，ag2s還具有低毒性或無毒的特點，這使得它的應用更加安全環保。ag2s能夠吸收包括可見光和近紅外光在內的廣泛光譜范圍的光線。表明復合催化劑具有良好的結晶度和純度。
20、(3)本專利技術的ag2s與mnxcd1-xs具有不同的能帶結構，更寬的光吸收范圍，提高光能利用率。光生電子和空穴可以在界面處發生分離也得益于ag2s與mnxcd1-xs的緊密結合，從而提高光催化效率。
21、(4)本專利技術合成的ag2s/mn0.5cd0.5s具有更低的過電位，更小的阻抗和更小的tafel斜率，表明ag2s/mn0.5cd0.5s中光生載流子和空穴的分離效率更高。
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1.一種Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑，其特征在于，所述復合催化劑是由Mn0.5Cd0.5S和Ag2S復合形成的異質結結構，Ag2S是Mn0.5Cd0.5S質量的1-7％。
2.一種如權利要求1所述的Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑的制備方法，其特征在于，將Mn0.5Cd0.5S和Ag2S溶于溶劑中，經超聲、攪拌后，過濾、洗滌、干燥，得到Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑；所述溶劑為去離子水、無水乙醇、或去離子水和無水乙醇的混合溶劑；所述超聲功率為240W，超聲時間1h；所述攪拌速度為400r/min，攪拌時間為4h。
3.如權利要求2所述的Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述Mn0.5Cd0.5S的制備方法為：將Mn(CH3COO)2·4H2O、Cd(CH3COO)2·2H2O溶解在去離子水中，攪拌至完全溶解，接著加入C2H5NS繼續攪拌使其混合均勻，再將混合液轉移到具有聚四氟乙烯內襯的反應釜中，放置于160℃烘箱中24h，反應結束后，冷卻至室溫，將反應釜中的固體洗滌、干燥后得到橙色的Mn0
4.如權利要求3所述的Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述Mn(CH3COO)2·4H2O、Cd(CH3COO)2·2H2O、C2H5NS的摩爾比為1:1:2。
5.如權利要求2所述的Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述的Ag2S制備方法為：將AgNO3，TAA分散在H2O中，攪拌混合均勻，然后將混合液轉移到具有聚四氟乙烯內襯的反應釜中，于烘箱中150℃靜置2h，反應結束后，冷卻至室溫，將反應釜中的固體洗滌、干燥，得到Ag2S。
6.如權利要求5所述的Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述AgNO3，TAA的質量比為摩爾比為1:1。
7.一種如權利要求1所述的Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑的應用，其特征在于，所述催化劑用于壓電光催化產H2；或用于壓電光催化CO2還原產CO。
8.如權利要求7所述的Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑的應用，其特征在于，將Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑加入到溶劑中，分散均勻，然后加入犧牲劑，接著通N2或CO2，在超聲和光照條件下進行壓電光催化產H2或CO2還原產CO。
9.如權利要求8所述的Ag2S/Mn0.5Cd0.5S復合催化劑的應用，其特征在于，所述溶劑為：去離子水，無水乙醇，或無水乙醇和水的混合溶劑；
...【技術特征摘要】
1.一種ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑，其特征在于，所述復合催化劑是由mn0.5cd0.5s和ag2s復合形成的異質結結構，ag2s是mn0.5cd0.5s質量的1-7％。
2.一種如權利要求1所述的ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑的制備方法，其特征在于，將mn0.5cd0.5s和ag2s溶于溶劑中，經超聲、攪拌后，過濾、洗滌、干燥，得到ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑；所述溶劑為去離子水、無水乙醇、或去離子水和無水乙醇的混合溶劑；所述超聲功率為240w，超聲時間1h；所述攪拌速度為400r/min，攪拌時間為4h。
3.如權利要求2所述的ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述mn0.5cd0.5s的制備方法為：將mn(ch3coo)2·4h2o、cd(ch3coo)2·2h2o溶解在去離子水中，攪拌至完全溶解，接著加入c2h5ns繼續攪拌使其混合均勻，再將混合液轉移到具有聚四氟乙烯內襯的反應釜中，放置于160℃烘箱中24h，反應結束后，冷卻至室溫，將反應釜中的固體洗滌、干燥后得到橙色的mn0.5cd0.5s粉末。
4.如權利要求3所述的ag2s/mn0.5cd0.5s復合催化劑的制備方法，其特征在于，所述mn(ch3co...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李楠，李玥，馬江權，趙剛，趙凱，付文華，吳怡，張世瑞，
申請(專利權)人：常州大學，
類型：發明
國別省市：
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