本發(fā)明涉及催化還原二氧化碳光催化劑制備技術領域，尤其涉及一種二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑的制備方法。

背景技術：

隨著化石燃料的逐漸減少及溫室效應的連鎖反應，如何把二氧化碳轉化為甲烷，變廢為寶，顯得尤為重要。二氧化鈦作為半導體材料，由于其具有良好的耐光性、無污染、成本低和高氧化還原能力等優(yōu)點，因此，通過提高其光催化性能對減緩溫室效應對環(huán)保有著重大的意義。

目前，制備光催化劑的方法大多集中于離子摻雜（如c、n、b、s、i等）、表面貴金屬負載（au、pt、ag等）和構建半導體異質(zhì)結等方式，但是這些光催化材料改性的方案中往往存在著制備條件苛刻、成本高、穩(wěn)定性差、可控性差和效率偏低等缺點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種方法簡單、成本低的二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑的制備方法。

為解決上述問題，本發(fā)明所述的一種二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

⑴將cd(no3)2溶于無水乙醇中，然后依次加入1~5mol/l的naoh溶液、水合肼，于60~80℃攪拌10~60min后轉入反應釜中，反應結束后冷卻至室溫，得到反應液；所述cd(no3)2與所述無水乙醇的質(zhì)量體積比為1：20~80；所述cd(no3)2與所述naoh溶液的質(zhì)量體積比為1：0.5~2；所述cd(no3)2與所述水合肼的質(zhì)量體積比為1：1~5；

⑵所述反應液加熱至60℃后加入zn(no3)2，攪拌15min后得到混合溶液；所述反應液與所述zn(no3)2的質(zhì)量比為1：0.1~100；

⑶將(nh4)2s溶于其質(zhì)量0.1~1倍的無水乙醇中，得到淡黃色液體，該淡黃色液體滴加到所述混合溶液中，攪拌1~5h后經(jīng)離心分離，得到沉淀物；所述沉淀物經(jīng)干燥得到黃色粉末zncds；

⑷將所述zncds和雙（2,4-戊二酮）鈀按1：5~50的摩爾量比分散在混合物質(zhì)量10~100倍的去離子水中，經(jīng)超聲，得到黃色渾濁液；

⑸在密度為1.111~1.115g/ml的乙二醇溶液中依次加入冰醋酸、鈦酸四丁酯，于冰水浴攪拌0.25~5h，得到無色透明液體；所述乙二醇溶液與所述冰醋酸的體積比為1：0.05~0.5；所述乙二醇溶液與所述鈦酸四丁酯的體積比為1：0.1~1；

⑹將所述步驟⑷所得的黃色渾濁液滴加到所述步驟⑸所得的無色透明液體中，于40℃攪拌10~60min形成黑綠色膠狀液；所述黑綠色膠狀液中加入其質(zhì)量0.1~1倍的去離子水，于60℃攪拌20~120min后冷卻至室溫，再繼續(xù)攪拌1~8小時，得到黑綠色濁液；

⑺所述黑綠色濁液轉移到反應釜中，在160~200℃條件下反應8~24h，得到黑綠色溶液，該黑綠色溶液經(jīng)離心得到黑綠色固體；

⑻所述黑綠色固體依次經(jīng)無水乙醇、去離子水洗滌3次后，經(jīng)離心、干燥即得二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑。

所述步驟⑴中反應釜的反應條件是指溫度為140~180℃，反應時間為8~16h。

所述步驟⑶與所述步驟⑺中離心分離的條件均是指速率為6000~8000r/min，時間為3~15min。

所述步驟⑶與所述步驟⑻中干燥條件均是指溫度為60~80℃，時間為6~12h。

所述步驟⑷中超聲條件是指功率為10~20w，時間為5~30min。

所述步驟⑻中離心分離的條件是指速率為8000~10000r/min，時間為3~15min。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明通過不同條件的反應，達到更好的負載效果，進而有效提高二氧化鈦光催化性能。

2、由于本發(fā)明中沒有有害氣體生成樣品易收集，因此污染較小。

3、本發(fā)明中通過控制反應釜溫度的變化，達到快速凝膠及溶解、縮短反應時間的目的。

4、由于本發(fā)明中涉及水熱反應，加熱及超聲，因此，本發(fā)明方法簡單，操作簡便，且成本低。

5、對本發(fā)明所得產(chǎn)品進行x射線衍射測試，發(fā)現(xiàn)2θ=25.37、37.03、37.88、38.61、48.12都有銳鈦礦型二氧化鈦的特征峰（參見圖1），說明本發(fā)明晶型為銳鈦礦。

6、對本發(fā)明所得產(chǎn)品進行透射電鏡測試，可以看出二氧化鈦的晶格條紋，且形狀大小都比較均勻（參見圖2~4）。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明的xrd圖。

圖2為本發(fā)明的tem圖（100nm）。

圖3為本發(fā)明的tem圖（50nm）。

圖4為本發(fā)明的tem圖（20nm）。

具體實施方式

實施例1一種二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

⑴將cd(no3)2溶于無水乙醇中，然后依次加入1mol/l的naoh溶液、水合肼，于60℃攪拌60min后轉入反應釜中，在溫度為140℃的條件下反應16h，反應結束后冷卻至室溫，得到反應液。

其中：cd(no3)2與無水乙醇的質(zhì)量體積比（g/ml）為1：20；cd(no3)2與naoh溶液的質(zhì)量體積比（g/ml）為1：0.5；cd(no3)2與水合肼的質(zhì)量體積比（g/ml）為1：1。

⑵反應液加熱至60℃后加入zn(no3)2，攪拌15min后得到混合溶液。

其中：反應液與zn(no3)2的質(zhì)量比（g/g）為1：0.1。

⑶將(nh4)2s溶于其質(zhì)量0.1倍的無水乙醇中，得到淡黃色液體，該淡黃色液體滴加到混合溶液中，攪拌1h后于速率為6000r/min的條件下離心分離3min，得到沉淀物；沉淀物經(jīng)60℃干燥12h，得到黃色粉末zncds。

⑷將zncds和雙（2,4-戊二酮）鈀按1：5的摩爾量比分散在混合物質(zhì)量10倍的去離子水中，于功率為10w的條件下超聲30min，得到黃色渾濁液。

⑸在密度為1.111g/ml的乙二醇溶液中依次加入冰醋酸、鈦酸四丁酯，于冰水浴攪拌0.25h，得到無色透明液體。

其中：乙二醇溶液與冰醋酸的體積比（ml/ml）為1：0.05；乙二醇溶液與鈦酸四丁酯的體積比（ml/ml）為1：0.1。

⑹將步驟⑷所得的黃色渾濁液滴加到步驟⑸所得的無色透明液體中，于40℃攪拌10min形成黑綠色膠狀液；黑綠色膠狀液中加入其質(zhì)量0.1倍的去離子水，于60℃攪拌20min后冷卻至室溫，再繼續(xù)攪拌1小時，得到黑綠色濁液。

⑺黑綠色濁液轉移到反應釜中，在160℃條件下反應24h，得到黑綠色溶液，該黑綠色溶液于速率為6000r/min的條件下離心分離3min得到黑綠色固體。

⑻黑綠色固體依次經(jīng)無水乙醇、去離子水洗滌3次后，先于速率為8000r/min的條件下離心分離3min，再于60℃干燥12h，即得二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑。

實施例2一種二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

⑴將cd(no3)2溶于無水乙醇中，然后依次加入5mol/l的naoh溶液、水合肼，于80℃攪拌10min后轉入反應釜中，在溫度為180℃的條件下反應8h，反應結束后冷卻至室溫，得到反應液。

其中：cd(no3)2與無水乙醇的質(zhì)量體積比（g/ml）為1：80；cd(no3)2與naoh溶液的質(zhì)量體積比（g/ml）為1：2；cd(no3)2與水合肼的質(zhì)量體積比（g/ml）為1：5。

⑵反應液加熱至60℃后加入zn(no3)2，攪拌15min后得到混合溶液。

其中：反應液與zn(no3)2的質(zhì)量比（g/g）為1：100。

⑶將(nh4)2s溶于其質(zhì)量1倍的無水乙醇中，得到淡黃色液體，該淡黃色液體滴加到混合溶液中，攪拌5h后于速率為8000r/min的條件下離心分離15min，得到沉淀物；沉淀物經(jīng)80℃干燥6h，得到黃色粉末zncds。

⑷將zncds和雙（2,4-戊二酮）鈀按1：50的摩爾量比分散在混合物質(zhì)量100倍的去離子水中，于功率為20w的條件下超聲5min，得到黃色渾濁液。

⑸在密度為1.115g/ml的乙二醇溶液中依次加入冰醋酸、鈦酸四丁酯，于冰水浴攪拌5h，得到無色透明液體。

其中：乙二醇溶液與冰醋酸的體積比（ml/ml）為1：0.5；乙二醇溶液與鈦酸四丁酯的體積比（ml/ml）為1：1。

⑹將步驟⑷所得的黃色渾濁液滴加到步驟⑸所得的無色透明液體中，于40℃攪拌60min形成黑綠色膠狀液；黑綠色膠狀液中加入其質(zhì)量1倍的去離子水，于60℃攪拌120min后冷卻至室溫，再繼續(xù)攪拌8小時，得到黑綠色濁液。

⑺黑綠色濁液轉移到反應釜中，在200℃條件下反應8h，得到黑綠色溶液，該黑綠色溶液于速率為8000r/min的條件下離心分離15min得到黑綠色固體。

⑻黑綠色固體依次經(jīng)無水乙醇、去離子水洗滌3次后，先于速率為10000r/min的條件下離心分離15min，再于80℃干燥6h，即得二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑。

實施例3一種二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

⑴將cd(no3)2溶于無水乙醇中，然后依次加入3mol/l的naoh溶液、水合肼，于70℃攪拌35min后轉入反應釜中，在溫度為160℃的條件下反應12h，反應結束后冷卻至室溫，得到反應液。

其中：cd(no3)2與無水乙醇的質(zhì)量體積比（g/ml）為1：50；cd(no3)2與naoh溶液的質(zhì)量體積比（g/ml）為1：1.5；cd(no3)2與水合肼的質(zhì)量體積比（g/ml）為1：3。

⑵反應液加熱至60℃后加入zn(no3)2，攪拌15min后得到混合溶液。

其中：反應液與zn(no3)2的質(zhì)量比（g/g）為1：50。

⑶將(nh4)2s溶于其質(zhì)量0.5倍的無水乙醇中，得到淡黃色液體，該淡黃色液體滴加到混合溶液中，攪拌3h后于速率為7000r/min的條件下離心分離9min，得到沉淀物；沉淀物經(jīng)70℃干燥9h，得到黃色粉末zncds。

⑷將zncds和雙（2,4-戊二酮）鈀按1：28的摩爾量比分散在混合物質(zhì)量55倍的去離子水中，于功率為15w的條件下超聲20min，得到黃色渾濁液。

⑸在密度為1.113g/ml的乙二醇溶液中依次加入冰醋酸、鈦酸四丁酯，于冰水浴攪拌3h，得到無色透明液體。

其中：乙二醇溶液與冰醋酸的體積比（ml/ml）為1：0.25；乙二醇溶液與鈦酸四丁酯的體積比（ml/ml）為1：0.5。

⑹將步驟⑷所得的黃色渾濁液滴加到步驟⑸所得的無色透明液體中，于40℃攪拌35min形成黑綠色膠狀液；黑綠色膠狀液中加入其質(zhì)量0.5倍的去離子水，于60℃攪拌70min后冷卻至室溫，再繼續(xù)攪拌4.5小時，得到黑綠色濁液。

⑺黑綠色濁液轉移到反應釜中，在180℃條件下反應16h，得到黑綠色溶液，該黑綠色溶液于速率為7000r/min的條件下離心分離9min得到黑綠色固體。

⑻黑綠色固體依次經(jīng)無水乙醇、去離子水洗滌3次后，先于速率為9000r/min的條件下離心分離9min，再于70℃干燥8h，即得二氧化鈦負載鈀-鋅鎘硫光催化劑。