CN103962156A - 一种纳米硫化铟光催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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王彬
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Abstract

一种纳米硫化铟光催化剂，化学式示为In2S3，为3D球状结构且球体表面由纳米薄片组成，该形貌特征使其具有较大的比表面积和孔体积以及产生更多的活性位点；该纳米硫化铟光催化剂采用水热法制备；应用于制备甲酸甲酯。本发明的优点是：该光催化剂的制备方法简单、操作简便，所制得的光催化剂用于将二氧化碳还原制备甲酸甲酯，具有很高的光催化活性，可有效的将CO2还原，以甲醇为溶剂催化效率可达1500umol/h/g·cat。

Description

一种纳米硫化铟光催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明设计光催化剂的制备技术，尤其是一种纳米硫化铟光催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着当今世界产业经济的迅猛发展，导致了大量的化石燃料的燃烧，伴随着过量的废气排放到空气中，进而引发了一系列的环境问题，较为严重的当属温室效应。
光催化还原CO2面临的最大挑战在于还原CO2的催化效率较低，与实现应用的要求相差很远，因此当下最极需突破的方向是提高其催化活性。相比于其他吸收、储存CO2的方法，光催化还原途径利用太阳能不会额外产生CO2，还原CO2的基本要求就在于光催化剂的导带能量要低于CO2的还原电势。
本发明以In2S3为光催化剂，所制备的样品具有较大的比表面积和总孔体积，比表面积可高达168.622m2/g。通过研究不同水热温度下所合成的In2S3紫外可见吸收光谱,计算得出120℃、140℃、160℃、180℃所对应样品的光吸收边分别为590nm、618nm、647nm、670nm，其对应的带隙值分别为2.10eV，2.01eV，1.92eV，1.85eV，随着水热温度的增加所制备样品的光吸收边逐渐增加且带隙值逐渐减小。这种高比表面积多孔且带隙较窄的催化剂有更多的吸附位点和更强电子转移能力，可以更快的将电子转移到催化剂表面，有利于光催化反应的进行。
发明内容
本发明的目的是针对上述光催化还原CO2催化效率较低的问题，提供一种纳米硫化铟光催化剂及其制备方法和应用，该光催化剂制备方法简单、操作方便，所制得的光催化剂以甲醇为溶剂在紫外光照射下光催化将CO2还原为甲酸甲酯，具有很高的光催化活性，可有效的将CO2还原。
本发明的技术方案：
一种纳米硫化铟光催化剂，化学式示为In2S3，为3D球状结构且球体表面由纳米薄片组成，该形貌特征使其具有较大的比表面积和孔体积以及产生更多的活性位点。
一种所述纳米硫化铟光催化剂的制备方法，采用水热法制备，步骤如下：
1)将氯化铟、L-半胱氨酸和氢氧化钠溶入去离子水中并强烈搅拌15min，得到混合液，氯化铟、L-半胱氨酸、氢氧化钠与去离子水的用量比为0.2737g：0.4525g：0.102g：55mL；
2)将上述混合液移入水热釜中，然后将水热釜置于烘箱中在120-180℃下恒温晶化12-18h，待恒温反应结束后取出水热釜，冷却至室温后弃掉上清液，收集沉淀物；
3)将上述沉淀物分别用无水乙醇和去离子水洗涤2-3次，以去除沉淀物中的杂质；
4)将洗涤后的沉淀物在80℃下恒温干燥6h，研磨后即可制得纳米硫化铟光催化剂。
一种所述纳米硫化铟光催化剂的应用，用于制备甲酸甲酯，方法是：以甲醇为溶剂在紫外光照射下利用纳米硫化铟光催化剂将二氧化碳还原制备甲酸甲酯。
本发明的优点是：该光催化剂的制备方法简单、操作简便，所制得的光催化剂用于将二氧化碳还原制备甲酸甲酯，具有很高的光催化活性，可有效的将CO2还原，以甲醇为溶剂催化效率可达1500umol/h/g·cat。
附图说明
图1为纳米硫化铟光催化剂的SEM图，图中：(a)为10微米图，(b)为3微米图，(c)为500纳米图。
图2为纳米硫化铟光催化剂的XRD图。
图3为纳米硫化铟光催化剂的的UV-vis DRS光谱图。
图4为纳米硫化铟光催化剂的孔径图。
图5为纳米硫化铟光催化剂的活性评价图，其中(a)为不同NaOH投加量的活性，(b)为不同水热时间的活性(反应温度T＝140℃，NaOH投加量M＝0.056g)，(c)为不同水热温度制备In2S3的活性(反应时间t＝16h，NaOH投加量M＝0.056g)。
具体实施方式
实施例：
一种纳米硫化铟光催化剂，化学式示为In2S3，为3D球状结构且球体表面由纳米薄片组成，该形貌特征使其具有较大的比表面积和孔体积以及产生更多的活性位点。
所述纳米硫化铟光催化剂的制备方法，采用水热法制备，步骤如下：
1)将0.2737g氯化铟、0.4525g L-半胱氨酸和0.056g氢氧化钠溶入55ml去离子水中并强烈搅拌15min，得到混合液；
2)将上述混合液移入水热釜中，然后将水热釜置于烘箱中在140℃下恒温晶化16h，待恒温反应结束后取出水热釜，冷却至室温后弃掉上清液，收集沉淀物；
3)将上述沉淀物分别用无水乙醇和去离子水洗涤2次，以去除沉淀物中的杂质；
4)将洗涤后的沉淀物在80℃下恒温干燥6h，研磨后即可制得纳米硫化铟光催化剂。
将所制备的纳米硫化铟光催化剂用于制备甲酸甲酯，方法是：以甲醇为溶剂在紫外光照射下利用纳米硫化铟光催化剂将二氧化碳还原制备甲酸甲酯。
图1为纳米硫化铟光催化剂的SEM图，图中：(a)为10微米图，(b)为3微米图，(c)为500纳米图。图中表明：In2S3样品呈现3D球状，在高倍镜下可以看到样品的表面是由很多纳米薄片组成的，这种形貌结构会为反应提供较大的比表面积和孔体积，会产生更多的活性位点。
图2为纳米硫化铟光催化剂的XRD图。图中表明：In2S3样品的衍射峰与JPCDS-05-0731完全符合，说明样品为纯In2S3晶体，没有其他化合物生成。
图3为纳米硫化铟光催化剂的的紫外可见吸收光谱图。从图中观察到在紫外光区域140℃下所合成样品对比其他三组样品具有更强的吸收。在可见光区域，140℃、160℃以及180℃三组样品的吸收能力相仿，而120℃下制备样品的吸收边缘有明显的蓝移现象，其对可见光的吸收要明显低于其他三组样品，说明过低的水热温度会影响In2S3样品对可见光的吸收。
图4为纳米硫化铟光催化剂的孔径图。图中表明：在140℃下水热时间为16h所合成In2S3样品的氮吸附等温线，该等温线符合Ⅱ型吸附平衡等温线，迟滞环的范围在0.38-0.98P/P0，在较低的相对压力下发生的吸附主要是单分子层吸附。
图5为纳米硫化铟光催化剂的活性评价图。
(a)为不同NaOH投加量的活性，从图中可以看出不同NaOH投加量的催化剂活性的影响并不明显，以上五组样品为催化剂所生成的甲酸甲酯产率相差不多。当在水热反应中加入0.056gNaOH时，所得催化剂具有最高的反应活性。
(b)为不同水热时间的活性(反应温度T＝140℃，NaOH投加量M＝0.056g)，从图中可以看出水热时间为12、14小时的样品其催化活性要低于16、18小时。水热时间对纳米晶体的成核十分重要，较长的水热时间会利于晶体的成核生长过程，过短的水热时间会影响晶体的成核完全。
(c)为不同水热温度制备In2S3的活性(反应时间t＝16h，NaOH投加量M＝0.056g)。从图中可以看出水热温度为120℃、140℃的样品其催化活性要高于160℃、180℃。过高的水热温度会引起催化剂的团聚和孔道的堵塞，导致光催化剂的活性偏低。

Claims (3)

1.一种纳米硫化铟光催化剂，其特征在于：化学式示为In2S3，为3D球状结构且球体表面由纳米薄片组成，该形貌特征使其具有较大的比表面积和孔体积以及产生更多的活性位点。
2.一种如权利要求1所述纳米硫化铟光催化剂的制备方法，其特征在于采用水热法制备，步骤如下：
1)将氯化铟、L-半胱氨酸和氢氧化钠溶入去离子水中并强烈搅拌15min，得到混合液，氯化铟、L-半胱氨酸、氢氧化钠与去离子水的用量比为0.2737g：0.4525g：0.102g：55mL；
2)将上述混合液移入水热釜中，然后将水热釜置于烘箱中在120-180℃下恒温晶化12-18h，待恒温反应结束后取出水热釜，冷却至室温后弃掉上清液，收集沉淀物；
3)将上述沉淀物分别用无水乙醇和去离子水洗涤2-3次，以去除沉淀物中的杂质；
4)将洗涤后的沉淀物在80℃下恒温干燥6h，研磨后即可制得纳米硫化铟光催化剂。
3.一种如权利要求1所述纳米硫化铟光催化剂的应用，其特征在于用于制备甲酸甲酯，方法是：以甲醇为溶剂在紫外光照射下利用纳米硫化铟光催化剂将二氧化碳还原制备甲酸甲酯。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104698038A (zh) * 2015-01-21 2015-06-10 济南大学 一种氧化铟纳米片气体传感器及其制备方法
CN104843769A (zh) * 2015-04-09 2015-08-19 首都师范大学 用金属离子可控制备硫化铟超薄二维纳米材料的方法及该材料的用途
CN105478142A (zh) * 2015-11-19 2016-04-13 江苏大学 一种硫化铟介孔空心微球光催化剂及其制备方法和用途
CN104588039B (zh) * 2014-12-31 2016-09-14 山东玉皇新能源科技有限公司 一种分级结构硫化铟光催化剂及其制备方法
CN108126718A (zh) * 2017-12-25 2018-06-08 江苏大学 一种In2S3/BiPO4异质结光催化剂的制备方法及其应用
CN108607589A (zh) * 2018-04-03 2018-10-02 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 TiN-In2S3纳米复合光催化剂的制备方法及其应用
CN108993539A (zh) * 2018-08-06 2018-12-14 济南大学 一种提高硫化铟光催化的方法
CN109794261A (zh) * 2019-01-29 2019-05-24 陕西科技大学 一种一步法制备硫化铟/羟基氧化钐复合光催化剂的方法
CN110270350A (zh) * 2019-05-05 2019-09-24 中国科学技术大学 一种金属掺杂的硫化铟纳米片、其制备方法及应用
CN113289638A (zh) * 2020-02-24 2021-08-24 天津大学 一种碳掺杂的硫化铟多孔微球材料及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005067973A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光触媒を用いた水素製造方法
CN102335616A (zh) * 2011-07-21 2012-02-01 北京工业大学 一种新型可见光光催化剂硫化铟的合成方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005067973A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光触媒を用いた水素製造方法
CN102335616A (zh) * 2011-07-21 2012-02-01 北京工业大学 一种新型可见光光催化剂硫化铟的合成方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JINGSHUAI CHEN ET AL: ""Photocatalytically reducing CO2 to methyl formate in methanol over ZnS and Ni-doped ZnS photocatalysts"", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》, vol. 230, 5 July 2013 (2013-07-05) *
LI-YONG CHEN ET AL: ""Self-Assembled Porous 3D Flowerlike â-In2S3 Structures: Synthesis, Characterization, and Optical Properties"", 《THE JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C》, vol. 112, 28 February 2008 (2008-02-28) *
SELVARAJ RENGARAJ ET AL: ""Self-Assembled Mesoporous Hierarchical-like In2S3 Hollow Microspheres Composed of Nanofibers and Nanosheets and Their Photocatalytic Activity"", 《LANGMUIR》, vol. 27, 5 April 2011 (2011-04-05), pages 5534 - 5541 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104588039B (zh) * 2014-12-31 2016-09-14 山东玉皇新能源科技有限公司 一种分级结构硫化铟光催化剂及其制备方法
CN104698038A (zh) * 2015-01-21 2015-06-10 济南大学 一种氧化铟纳米片气体传感器及其制备方法
CN104843769A (zh) * 2015-04-09 2015-08-19 首都师范大学 用金属离子可控制备硫化铟超薄二维纳米材料的方法及该材料的用途
CN105478142A (zh) * 2015-11-19 2016-04-13 江苏大学 一种硫化铟介孔空心微球光催化剂及其制备方法和用途
CN108126718A (zh) * 2017-12-25 2018-06-08 江苏大学 一种In2S3/BiPO4异质结光催化剂的制备方法及其应用
CN108607589B (zh) * 2018-04-03 2021-02-19 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 TiN-In2S3纳米复合光催化剂的制备方法及其应用
CN108607589A (zh) * 2018-04-03 2018-10-02 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 TiN-In2S3纳米复合光催化剂的制备方法及其应用
CN108993539A (zh) * 2018-08-06 2018-12-14 济南大学 一种提高硫化铟光催化的方法
CN108993539B (zh) * 2018-08-06 2021-07-13 济南大学 一种提高硫化铟光催化的方法
CN109794261A (zh) * 2019-01-29 2019-05-24 陕西科技大学 一种一步法制备硫化铟/羟基氧化钐复合光催化剂的方法
CN109794261B (zh) * 2019-01-29 2021-12-07 陕西科技大学 一种一步法制备硫化铟/羟基氧化钐复合光催化剂的方法
CN110270350A (zh) * 2019-05-05 2019-09-24 中国科学技术大学 一种金属掺杂的硫化铟纳米片、其制备方法及应用
CN110270350B (zh) * 2019-05-05 2021-10-01 中国科学技术大学 一种金属掺杂的硫化铟纳米片、其制备方法及应用
CN113289638A (zh) * 2020-02-24 2021-08-24 天津大学 一种碳掺杂的硫化铟多孔微球材料及其制备方法和应用
CN113289638B (zh) * 2020-02-24 2022-10-11 天津大学 一种碳掺杂的硫化铟多孔微球材料及其制备方法和应用

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