[0030] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0031] 实施例1
[0032] 本实施例提供了一种CdS-Aux复合催化剂的制备方法,其是通过以下步骤制备的:
[0033] 将2.6g二水乙酸镉溶于100ml去离子水(溶液A),等摩尔的 Na2S·9H2O(2.4g)溶于100ml去离子水中(溶液B);用微量注射泵抽取A溶液,在搅拌条件下,注入到溶液B中,搅拌
30min,静置过夜;
[0034] 将上述过夜的溶液过滤,并用蒸馏水洗涤,然后将洗涤后固体产物转入到100ml水热釜中,加入蒸馏水至水热釜内釜体积的60%,在200℃下晶化72h,过滤,60℃干燥10h,制得CdS纳米晶粒;
[0035] 将4ml HAuCl4(0.01g/ml)加入到50mL蒸馏水中,再加入0.05g 的L-谷胱甘肽,搅拌至无色,70℃反应24h,离心,过滤;分别用乙腈和蒸馏水洗涤三次,置于5mL去离子水中超声分散,制得质量分数为0.08%的金纳米团簇的分散液;
[0036] 称取0.2gCdS纳米晶粒置于50ml去离子水中超声分散形成均匀的悬浊液,边搅拌边将上述金纳米团簇分散液以20mL/h的速度全部加入到悬浊液中,在静电相互作用下,通过纳米自组装法将金纳米团簇结合到CdS上,制得金负载量10wt%的CdS-Aux复合催化剂。
[0037] 取上述制备的CdS-Aux复合催化剂分别进行分析测试,如图1所示为CdS-Aux复合催化剂的XRD衍射图,以2θ角度为横坐标,以衍射强度为纵坐标。对照CdS的PDF卡片(JCPDS no.65-3414)可知,谱图中2θ为24.8°、26.5°、28.2°、36.6°、43.8°、47.8°和51.9°等处的衍射峰可归属为六方相CdS的特征峰,分别对应于六方相CdS的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)和(112) 晶面。谱图中并没有发现Au的衍射峰,这是由于金纳米团簇粒径较小,XRD无法检测到。
[0038] 如图2所示为CdS-Aux复合催化剂透射电镜照片,从图中可以看出:所合成的CdS为平均尺寸50nm左右的纳米晶粒,在其上均匀负载了1.3nm左右的金纳米团簇,说明金纳米团簇已经负载到了CdS的表面。
[0039] 光催化降解有机污染物实验:
[0040] 取0.02g上述CdS-Aux复合催化剂,加入到100ml浓度为10mg/L 亚甲基蓝溶液中,避光,持续搅拌30min,待吸附平衡后,利用氙灯光源模拟太阳光进行光催化降解有机污染物实验。使用紫外可见分光光度计测试亚甲基蓝吸收强度的变化来测定亚甲基蓝的光降解程度。如图5所示为CdS和CdS-Aux复合材料的光催化降解亚甲基蓝的活性测试对比图,横坐标为光照时间,纵坐标为纵坐标为归一化的亚甲基蓝浓度,从图中可以看出:复合金纳米团簇后,CdS光催化降解亚甲基蓝的活性得到了大幅提高。
[0041] 如图6为CdS和CdS-Aux复合材料的光电流测试对比图;横坐标为时间,纵坐标为电流密度,从图中可以看出:在CdS上复合了金纳米团簇之后,光电流密度从7μA/cm2上升到了30μA/cm2,充分证明复合金纳米团簇可提高催化剂的光生电荷分离效率,从而提高光催化活性。
[0042] 催化剂的光稳定性是通过回收光催化反应后的催化剂,然后对其活性进行循环测试,对比每次循环的光催化活性。如图7所示为 CdS-Aux复合材料的光稳定性测试图,横坐标为光照时间,纵坐标为归一化的亚甲基蓝浓度,从图中可以看出:经过4次循环,催化剂的和活性得到了良好的保持(小幅的下降可能是因为回收过程中催化剂损失所造成的),说明复合金纳米团簇可以有效抑制CdS的光腐蚀。
[0043] 实施例2
[0044] 将6.96g四水合硝酸镉溶于100ml去离子水中(溶液A),0.68 g(NH4)2S溶于100去离子水中(溶液B)。用微量注射泵抽取A溶液,在搅拌条件下,注入到溶液B中,搅拌30min,静置过夜;
[0045] 将上述过夜的溶液过滤,并用蒸馏水洗涤,然后将洗涤后固体产物转入到100ml水热釜中,加入蒸馏水至水热釜内釜体积的60%,在120℃下晶化96h,过滤,70℃干燥8h,制得CdS纳米晶粒;
[0046] 将5ml HAuCl4(0.03g/ml)加入到50mL蒸馏水中,再加入0.16g 的对巯基苯甲酸,搅拌至无色,60℃反应30h,离心,过滤,用乙腈,蒸馏水洗涤三次,超声在分散到5ml水中,制的质量分数为0.3%的金纳米团簇的分散液;
[0047] 称取0.05g CdS纳米晶粒超声分散到50ml去离子水中超声分散形成均匀的悬浊液,边搅拌边将上述金纳米团簇分散液以30mL/h 的速度全部加入到悬浊液中,在静电相互作用下,通过纳米组装法将金纳米团簇结合到CdS上,制得CdS-Aux复合催化剂。
[0048] 取上述CdS-Aux复合催化剂分别进行分析测试,如图3所示为 CdS-Aux复合催化剂的透射电镜照片,从图中看出:在CdS纳米晶粒上均匀分散了尺寸均一的金纳米团簇。
[0049] 实施例3
[0050] 取质量比为1:2的氯化镉和硫酸镉12g溶于100ml去离子水中 (溶液A),0.53g Na2S溶于100去离子水中(溶液B)。将A抽于注射器中,搅拌下用微量注射泵注入到溶液B中,搅拌50min,静置过夜;
[0051] 将上述过夜的溶液过滤,蒸馏水洗涤,然后将固体转入到100ml 水热釜中,加入蒸馏水至填充度60%,在240℃下晶化50h,过滤, 50℃干燥,制得CdS纳米晶粒;
[0052] 将5.5ml K(AuCl4)(0.01g/ml)加入到50mL蒸馏水中,再加0.075g苯乙硫醇,搅拌至无色,80℃反应20h,离心,过滤,用乙腈,蒸馏水洗涤三次,超声在分散到5ml水中,形成金纳米团簇的分散液;
[0053] 称取0.5g CdS纳米晶粒超声分散到50ml水形成均匀的悬浊液,边搅拌,边将上述金纳米团簇分散液以50mL/h的速度缓慢加入到悬浊液中,在静电相互作用下,通过纳米组装法将金纳米团簇结合到 CdS上,形成CdS-Aux复合催化剂。
[0054] 上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。