CN107866234A - 一种高活性ZnIn2S4/TiO2 Z体系催化剂材料及其制备方法 - Google Patents
一种高活性ZnIn2S4/TiO2 Z体系催化剂材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107866234A CN107866234A CN201610855552.XA CN201610855552A CN107866234A CN 107866234 A CN107866234 A CN 107866234A CN 201610855552 A CN201610855552 A CN 201610855552A CN 107866234 A CN107866234 A CN 107866234A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tio
- znin
- hours
- nanobelt
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 title description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 34
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002127 nanobelt Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims abstract description 17
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 9
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910003705 H2Ti3O7 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 claims abstract description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 4
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 3
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 3
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 2
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001464837 Viridiplantae Species 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000006053 organic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/62—Carbon oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂制备新方法。第一步，以商业P25和氢氧化钠溶液为原料，180℃水热处理48小时后，与H+置换得到H2Ti3O7纳米带；然后经稀硫酸100℃水热处理和600℃高温煅烧得到表面粗糙的TiO2纳米带。第二步，按锌(Zn)、铟(In)、硫(S)摩尔比为1:2:4，称取氯化锌、氯化铟和硫代乙酰胺溶解到乙二醇中，然后将所得到的TiO2纳米带超声分散其中，后经120℃处理2小时；将所得物离心、分离后，烘箱干燥10小时，得到ZnIn2S4/TiO2复合光催化剂。本发明提供的新型复合光催化剂在模拟太阳光条件下具有卓越的催化还原CO2性能；其原料价廉，工艺简单，因此有效降低了产品成本，拓宽了光吸收范围，提高了太阳光的利用率，具有很高的实用价值和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种高活性ZnIn2S4/TiO2Z体系催化剂材料及其制备方法，属于光催化材料研究技术领域。
背景技术
环境污染和能源短缺一直是人类所面临的重大挑战。随着人类的社会活动增加，化石能源的大量消耗造成大气中以CO2为主的温室气体排放量增加，导致全球气候变暖。植物光合作用是绿色植物在光照作用下将二氧化碳和水转化为碳水化合物的过程，人工光合作用(即模拟自然界中的光合作用)是在光辐照下，利用光催化剂将太阳能转化为氢能(或碳氢燃料)，也可同时解决环境问题。因此，光催化剂有望成为新能源利用和环境净化的关键，给未来能源利用和环境污染处理提供一个可行的突破口。它代表了当前最前沿的新能源利用和环境净化的发展趋势，展现了新能源开发和利用的广阔前景。
二维半导体材料ZnIn2S4具有特殊片层结构及可见光吸收特性(禁带宽度Eg＝1.5eV)，因此受到人们的普遍关注，其被广泛应用于有机反应、降解有机染料、光解水制氢等各类催化反应中。ZnIn2S4作为一种可见光催化剂，虽然具有良好的应用前景，但比表面积小，光生电子易复合，所以其可见光光催化活性大大降低，其实际应用受到限制。将ZnIn2S4与一维TiO2半导体复合形成异质结结构可有效地解决这一问题，但传统的抑异质结结构往往使半导体材料的氧化能力和还原能力都相应减弱，大大影响了材料的光催化活性。Z体系异质结结构光催化剂是类比植物光合作用而被定义的。它包括两个半导体催化剂和电子传导中间体(如金、银纳米颗粒以及石墨烯等)。当入射光的能量大于半导体的带隙Eg时，半导体价带上的电子(eeb -)可以吸收光子被激发从价带跃迁到导带，进入能量较高的导带，而在价带上留下空穴(hvb +)，即半导体中产生光生电子和空穴对，并从半导体内部迁移至表面。在光生电子-空穴在向表面迁移的过程中，在半导体的内部和表面容易发生复合。半导体I产生的电子通过传输通道-氧化还原中间体与半导体II空穴复合，半导体II吸收光能产生电子，形成具有强还原性能用以还原CO2，该反应中电子传递呈Z字形,因此称为Z型(Z-scheme)反应(图1)。相比之下，Z体系异质结结构具有更大优势，可以使半导体材料的电子(e-)和空穴(h+)保持较强的还原能力和氧化能力，而且能使半导体材料产生的光生电子-空穴对更有效地分离，从而极大地增加了复合光催化剂的光催化活性。
发明内容
本发明的目的是提供一种ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂制备新方法。采用该方法，通过简单的水热-溶剂热途径即可合成具有高可见光活性的光催化剂。
本发明所提供的一种ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂制备的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用水热法，称取0.6gP25(一种纳米TiO2属于混晶型，锐钛矿和金红石的重量比大约为80/20)分散到120mL(10mol/L)的氢氧化钠溶液中，超声分散30分钟后，然后在室温条件下搅拌30分钟，将混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，180℃水热处理48小时；对产物进行离心、洗涤、分离后，烘箱干燥10小时，得到Na2Ti3O7粉体。
(2)将步骤(1)所得到的Na2Ti3O7粉体分散在200mL稀盐酸(0.1mol/L)中，浸渍48小时，通过离子交换将Na+置换为H+得到H2Ti3O7纳米带；
(3)将步骤(2)所得到的H2Ti3O7纳米带分散在80mL硫酸溶液中(0.02mol/L)100℃水热处理12小时，对产物进行离心、洗涤、分离后，烘箱干燥10小时，得到表面粗糙的H2Ti3O7纳米带，然后将该产物在空气中600℃高温煅烧2小时得到表面粗糙的TiO2纳米带；
(4)按锌(Zn)、铟(In)、硫(S)摩尔比为1:2:4，称取氯化锌(ZnCl2)、氯化铟(InCl3)和硫代乙酰胺(TAA)溶解到乙二醇中，然后将步骤(3)所得到的TiO2纳米带分散在上述溶液中，持续搅拌30分钟；
(5)将步骤(4)所形成的悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，120℃溶剂热2小时；
(6)将步骤(5)中所得沉淀离心、洗涤、分离后，烘箱干燥10小时，得到ZnIn2S4/TiO2复合光催化剂；在复合材料中，ZnIn2S4/TiO2摩尔比例范围为：0.25～1。
本发明提供的ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂在模拟太阳光条件下具有卓越的催化还原CO2性能；本发明提供的制备方法，其原料价廉，工艺简单，因此有效降低了产品成本，二者的复合拓展了光吸收范围，提高了太阳光的利用率，具有很高的实用价值和应用前景
附图说明
图1是所制得的ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂催化还原机理图。
图2是所制得的ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂的XRD衍射图。
图3是所制得的ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂的紫外可见漫反射图。
图4是所制得的ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂的透射电镜(TEM)图。
图5是所制得的ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂和纯ZnIn2S4、纯TiO2在模拟太阳光下，催化还原CO2的效率图。
具体实施方式
实施例1：
称取0.043g氯化锌(ZnCl2)，0.018g氯化铟(InCl3)以及0.1g硫代乙酰胺(TAA)超声溶解到80mL乙二醇中，在室温下持续搅拌0.5小时；随后称取0.1g的TiO2纳米带粉末，加入到上述溶液中，超声分散0.5小时，再搅拌1小时；再将所形成的溶液转移到100mL的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，120℃溶剂热2小时；对产物进行离心、洗涤、分离后，烘箱干燥8小时，得到相应的ZnIn2S4负载TiO2纳米带复合光催化剂，标记为ZIS-0.25/TO(ZnIn2S4/TiO2mol ratio 0.25:1)。
实施例2：
称取0.057g氯化锌(ZnCl2)，0.024g氯化铟(InCl3)以及0.14g硫代乙酰胺(TAA)超声溶解到80mL乙二醇中，在室温下持续搅拌0.5小时；随后称取0.1g的TiO2纳米带粉末，加入到上述溶液中，超声分散0.5小时，再搅拌1小时；再将所形成的溶液转移到25ml的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，120℃溶剂热2小时；对产物进行离心、洗涤、分离后，烘箱干燥8小时，得到相应的ZnIn2S4负载TiO2纳米带复合光催化剂，标记为ZIS-0.33/TO(ZnIn2S4/TiO2mol ratio 0.33:1)。
实施例3：
称取0.086g氯化锌(ZnCl2)，0.036g氯化铟(InCl3)以及0.2g硫代乙酰胺(TAA)超声溶解到80mL乙二醇中，在室温下持续搅拌0.5小时；随后称取0.1g的TiO2纳米带粉末，加入到上述溶液中，超声分散0.5小时，再搅拌1小时；再将所形成的溶液转移到25ml的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，120℃溶剂热2小时；对产物进行离心、洗涤、分离后，烘箱干燥8小时，得到相应的ZnIn2S4负载TiO2纳米带复合光催化剂，标记为ZIS-0.50/TO(ZnIn2S4/TiO2mol ratio 0.50:1)。
实施例4：
称取0.172g氯化锌(ZnCl2)，0.072g氯化铟(InCl3)以及0.4g硫代乙酰胺(TAA)超声溶解到80mL乙二醇中，在室温下持续搅拌0.5小时；随后称取0.1g的TiO2纳米带粉末，加入到上述溶液中，超声分散0.5小时，再搅拌1小时；再将所形成的溶液转移到25ml的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，120℃溶剂热2小时；对产物进行离心、洗涤、分离后，烘箱干燥8小时，得到相应的ZnIn2S4负载TiO2纳米带复合光催化剂，标记为ZIS-1/TO(ZnIn2S4/TiO2molratio 1:1)。
实施例5：
称取0.34g氯化锌(ZnCl2)，1.47g氯化铟(InCl3)以及0.8g硫代乙酰胺(TAA)超声溶解到80mL乙二醇中，在室温下持续搅拌0.5小时，将所形成的溶液转移到100ml的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，120℃溶剂热2小时；对产物进行离心、洗涤、分离后，烘箱干燥8小时，得到ZnIn2S4花瓣状催化剂。
实施例6：制备的ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂的物相表征
图1为所制得的ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂的XRD图。从图1中可以看出随着ZnIn2S4加入量的增加，所得到ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂制备中ZnIn2S4的特征衍射峰(47.4°)开始出现并不断增强，ZnIn2S4的特征峰均与六方相结构(JCPDS No.65-2023)相对应，随着ZnIn2S4加入量增加，TiO2纳米带自身质量百分比降低而不断弱化至消失。在此XRD图谱中，并没有其他新物相出现，这就说明ZnIn2S4/TiO2Z体系催化剂只是ZnIn2S4和TiO2两相的结合。
实施例7、制备的ZnIn2S4/TiO2Z体系系列样品的光学性质表征
采用Hitachi U-3010紫外-可见分光光度计，BaSO4基底，扫描范围200～800nm，狭缝宽度2nm，扫描速度600nm/min，观察不同ZnO与mpg-C3N4物质量比的样品的光学性质变化。
由图2可知TiO2纳米带的吸收边在紫外区，随ZnIn2S4加入量的增加，复合催化剂的吸收边开始发生红移，并使可见光区的吸收不断增强，这就提高了太阳光谱的利用率。此外，复合材料的颜色发生的明显变化，趋于TiO2的白色和ZnIn2S4的黄色之间
实施例9、制备的ZnIn2S4/TiO2Z体系系列样品在模拟太阳光下的还原性能测试
以纯CO2为目标还原物，用300W氙灯模拟太阳光检测催化剂将CO2还原为CH4的性能。首先，称取 0.1g催化剂加入到反应容器中，暗室环境中搅拌1小时，然后加入0.4mL蒸馏水；其次，将高纯度CO2通入到真空体系中3次，使催化剂与CO2气体达到吸附-脱附平衡。在在可见光照射下考察不同ZnIn2S4与TiO2物质量比样品的催化活性。可见光采用300W的氙灯为光源，每隔一小时取样1次测量还原产物CH4的浓度。
由图4可以看出，在模拟太阳光照射下，ZnIn2S4负载后样品均具有很好的太阳光响应。样品ZIS-0.33/TO(ZnIn2S4/TiO2mol ratio 0.33:1)的催化性能最好，CH4的产率达到1.135μmol·g-1·h-1,其活性是纯ZnIn2S4的29倍(0.029μmol·g-1·h-1)。
Claims (4)
1.一种ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂制备新方法，其特征在于：该体系催化剂材料在CO2还原方面具有较高的催化活性。
2.如权利要求1所述的方法，其具体步骤如下：
(1)采用水热法，称取0.6gP25(一种纳米TiO2属于混晶型，锐钛矿和金红石的重量比大约为80/20)分散到120mL(10mol/L)的氢氧化钠溶液中，超声分散30分钟后，然后在室温条件下搅拌30分钟，将混合溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，180℃水热处理48小时；对产物进行离心、洗涤、分离后，烘箱干燥10小时，得到Na2Ti3O7粉体。
(2)将步骤(1)所得到的Na2Ti3O7粉体分散在200mL稀盐酸(0.1mol/L)中，浸渍48小时，通过离子交换将Na+置换为H+得到H2Ti3O7纳米带；
(3)将步骤(2)所得到的H2Ti3O7纳米带分散在80mL硫酸溶液中(0.02mol/L)100℃水热处理12小时，对产物进行离心、洗涤、分离后，烘箱干燥10小时，得到表面粗糙的H2Ti3O7纳米带，然后将该产物在空气中600℃高温煅烧2小时得到表面粗糙的TiO2纳米带；
(4)按锌(Zn)、铟(In)、硫(S)摩尔比为1:2:4，称取氯化锌(ZnCl2)、氯化铟(InCl3)和硫代乙酰胺(TAA)溶解到乙二醇中，然后将步骤(3)所得到的TiO2纳米带分散在上述溶液中，持续搅拌30分钟；
(5)将步骤(4)所形成的悬浮液转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，120℃溶剂热2小时；
(6)将步骤(5)中所得沉淀离心、洗涤、分离后，烘箱干燥10小时，得到ZnIn2S4/TiO2复合光催化剂；在复合材料中，ZnIn2S4/TiO2摩尔比例范围为：0.25～1。
3.如权利要求2所述的方法制备ZnIn2S4/TiO2Z体系复合光催化剂，其特征在于：氯化锌(ZnCl2)、氯化铟(InCl3)和硫代乙酰胺(TAA)溶解到乙二醇中，采用溶解热合成方法，溶解热温度在120℃左右，,溶剂热时间2小时。
4.一种如权利要求2所述的方法制备得到的ZnIn2S4/TiO2复合光催化剂用作光催化剂还原CO2产生CH4的用途。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610855552.XA CN107866234B (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | 一种高活性ZnIn2S4/TiO2 Z体系催化剂材料制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610855552.XA CN107866234B (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | 一种高活性ZnIn2S4/TiO2 Z体系催化剂材料制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107866234A true CN107866234A (zh) | 2018-04-03 |
| CN107866234B CN107866234B (zh) | 2020-06-23 |
Family
ID=61752237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610855552.XA Active CN107866234B (zh) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | 一种高活性ZnIn2S4/TiO2 Z体系催化剂材料制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107866234B (zh) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108499577A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-07 | 华北理工大学 | 一种在碳纤维表面负载三明治型TiO2基光催化剂及其应用 |
| CN108993540A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-14 | 天津工业大学 | 一种新型光催化剂Agx-Au1-x/ZnIn2S4/rGO/TiO2纳米管的制备方法 |
| CN109395744A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-03-01 | 江苏大学 | 一种Ag2O量子点杂化ZnIn2S4纳米片p-n型复合光催化剂的制备方法 |
| CN109847766A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-06-07 | 中国地质大学（北京） | 一种共面ZnIn2S4/WO3 Z体系结构催化剂材料 |
| CN109926069A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-06-25 | 河南大学 | TiO2@WS2纳米复合材料的制备方法及其电解水析氢的应用 |
| CN110078579A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-02 | 淮北师范大学 | 一种采用co2还原双功能光催化耦合反应制备可再生碳氢化合物的方法 |
| CN110721708A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-24 | 江西理工大学 | 一种全光谱吸收ZnIn2S4基异质结催化剂的制备方法及应用 |
| WO2020019647A1 (zh) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | 山东科技大学 | 一种利用季铵碱制备c,n共掺杂纳米管/棒催化材料的方法 |
| CN110743573A (zh) * | 2018-07-23 | 2020-02-04 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种光催化二氧化碳还原的方法 |
| CN110787812A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-02-14 | 武汉理工大学 | 空穴助剂Ti(IV)与电子助剂Ni(OH)2协同修饰ZnIn2S4光催化剂的方法 |
| CN111229257A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-05 | 武汉理工大学 | 一种直接z型光催化脱硝催化剂的制备方法 |
| CN111250110A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-09 | 江苏大学 | 一种可见光响应SnIn4S8纳米粒子/TiO2纳米带核壳型复合光催化剂的制备方法 |
| CN112495401A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-16 | 华南理工大学 | 一种Mo掺杂MoO3@ZnIn2S4 Z体系光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN112774695A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 南京大学 | 一种可用于分解水的直接z型异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN113019399A (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种负载型二维硫化物的制备方法 |
| CN113058617A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-02 | 厦门稀土材料研究所 | 一种光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113231081A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-10 | 河南城建学院 | 一种花状CDs-ZnIn2S4复合光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN113663693A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-19 | 苏州科技大学 | 一种硫化铟锌-二氧化钛复合材料的制备方法及其在生产双氧水用于废水治理中的应用 |
| CN114225947A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-25 | 中国矿业大学 | 一种光催化co2还原制燃料的石墨炔复合材料及其制备方法 |
| CN114588888A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-06-07 | 厦门稀土材料研究所 | 一种光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN114682272A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-01 | 东南大学 | 一种TiO2基复合光催化剂及其制备方法 |
| CN114736179A (zh) * | 2022-05-01 | 2022-07-12 | 重庆工商大学 | ZnIn2S4纳米片光催化C-H活化和CO2还原 |
| CN114990614A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-09-02 | 江苏大学 | 一种内嵌式SrTiO3/ZnIn2S4纳米复合结构材料的制备方法和应用 |
| CN115400767A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-29 | 东南大学 | 一种硫化铟锌微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂、制备方法及应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010052190A2 (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-14 | Universitetet I Oslo | Wound dressings |
| CN103433060A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-12-11 | 华南理工大学 | 核-壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN103801277A (zh) * | 2012-11-14 | 2014-05-21 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种二氧化钛纳米带光催化剂及其制备和应用 |
| CN104923259A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-09-23 | 大连民族学院 | 贵金属/ZnIn2S4/TiO2纳米异质结构光催化剂及制备方法 |
-
2016
- 2016-09-27 CN CN201610855552.XA patent/CN107866234B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010052190A2 (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-14 | Universitetet I Oslo | Wound dressings |
| CN103801277A (zh) * | 2012-11-14 | 2014-05-21 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种二氧化钛纳米带光催化剂及其制备和应用 |
| CN103433060A (zh) * | 2013-08-22 | 2013-12-11 | 华南理工大学 | 核-壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN104923259A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-09-23 | 大连民族学院 | 贵金属/ZnIn2S4/TiO2纳米异质结构光催化剂及制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JIAN TIAN,ET AL: "Enhanced photocatalytic performances of CeO2/TiO2 nanobelt heterostructures", 《SMALL》 * |
Cited By (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108499577B (zh) * | 2018-05-04 | 2020-12-11 | 华北理工大学 | 一种在碳纤维表面负载三明治型TiO2基光催化剂及其应用 |
| CN108499577A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-07 | 华北理工大学 | 一种在碳纤维表面负载三明治型TiO2基光催化剂及其应用 |
| CN110743573A (zh) * | 2018-07-23 | 2020-02-04 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种光催化二氧化碳还原的方法 |
| WO2020019647A1 (zh) * | 2018-07-24 | 2020-01-30 | 山东科技大学 | 一种利用季铵碱制备c,n共掺杂纳米管/棒催化材料的方法 |
| CN108993540A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-14 | 天津工业大学 | 一种新型光催化剂Agx-Au1-x/ZnIn2S4/rGO/TiO2纳米管的制备方法 |
| CN109395744A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-03-01 | 江苏大学 | 一种Ag2O量子点杂化ZnIn2S4纳米片p-n型复合光催化剂的制备方法 |
| CN109395744B (zh) * | 2018-11-07 | 2021-05-25 | 江苏大学 | 一种Ag2O量子点杂化ZnIn2S4纳米片p-n型复合光催化剂的制备方法 |
| CN109847766A (zh) * | 2019-01-31 | 2019-06-07 | 中国地质大学（北京） | 一种共面ZnIn2S4/WO3 Z体系结构催化剂材料 |
| CN109926069A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-06-25 | 河南大学 | TiO2@WS2纳米复合材料的制备方法及其电解水析氢的应用 |
| CN110078579B (zh) * | 2019-04-29 | 2022-01-11 | 淮北师范大学 | 一种采用co2还原双功能光催化耦合反应制备可再生碳氢化合物的方法 |
| CN110078579A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-02 | 淮北师范大学 | 一种采用co2还原双功能光催化耦合反应制备可再生碳氢化合物的方法 |
| CN110787812A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-02-14 | 武汉理工大学 | 空穴助剂Ti(IV)与电子助剂Ni(OH)2协同修饰ZnIn2S4光催化剂的方法 |
| CN110721708A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-24 | 江西理工大学 | 一种全光谱吸收ZnIn2S4基异质结催化剂的制备方法及应用 |
| CN113019399A (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种负载型二维硫化物的制备方法 |
| CN111229257A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-06-05 | 武汉理工大学 | 一种直接z型光催化脱硝催化剂的制备方法 |
| CN111250110A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-09 | 江苏大学 | 一种可见光响应SnIn4S8纳米粒子/TiO2纳米带核壳型复合光催化剂的制备方法 |
| CN112495401A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-16 | 华南理工大学 | 一种Mo掺杂MoO3@ZnIn2S4 Z体系光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN112774695B (zh) * | 2021-01-28 | 2021-12-17 | 南京大学 | 一种可用于分解水的直接z型异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN112774695A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 南京大学 | 一种可用于分解水的直接z型异质结光催化剂及其制备方法 |
| CN113058617A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-02 | 厦门稀土材料研究所 | 一种光催化剂及其制备方法和应用 |
| CN113231081A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-10 | 河南城建学院 | 一种花状CDs-ZnIn2S4复合光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN113663693B (zh) * | 2021-07-20 | 2023-09-15 | 苏州科技大学 | 一种硫化铟锌-二氧化钛复合材料的制备方法及其在生产双氧水用于废水治理中的应用 |
| CN113663693A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-19 | 苏州科技大学 | 一种硫化铟锌-二氧化钛复合材料的制备方法及其在生产双氧水用于废水治理中的应用 |
| CN114225947A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-25 | 中国矿业大学 | 一种光催化co2还原制燃料的石墨炔复合材料及其制备方法 |
| CN114588888A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-06-07 | 厦门稀土材料研究所 | 一种光催化剂及其制备方法与应用 |
| CN114990614A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-09-02 | 江苏大学 | 一种内嵌式SrTiO3/ZnIn2S4纳米复合结构材料的制备方法和应用 |
| CN114990614B (zh) * | 2022-04-06 | 2023-10-10 | 江苏大学 | 一种内嵌式SrTiO3/ZnIn2S4纳米复合结构材料的制备方法和应用 |
| CN114736179A (zh) * | 2022-05-01 | 2022-07-12 | 重庆工商大学 | ZnIn2S4纳米片光催化C-H活化和CO2还原 |
| CN114682272A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-01 | 东南大学 | 一种TiO2基复合光催化剂及其制备方法 |
| CN115400767A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-11-29 | 东南大学 | 一种硫化铟锌微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂、制备方法及应用 |
| CN115400767B (zh) * | 2022-08-30 | 2024-04-05 | 东南大学 | 一种硫化铟锌微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂、制备方法及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107866234B (zh) | 2020-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107866234A (zh) | 一种高活性ZnIn2S4/TiO2 Z体系催化剂材料及其制备方法 | |
| CN102974373B (zh) | 一种可见光光催化材料制备方法 | |
| CN104190470B (zh) | 一种三明治结构Zr-MOFs/石墨烯复合光催化剂及其制备和应用 | |
| CN102500388B (zh) | 铜、铋共掺杂的纳米二氧化钛光催化剂及其制备、应用 | |
| CN103480353A (zh) | 一种用水热法合成碳量子点溶液制备复合纳米光催化剂的方法 | |
| CN106902810A (zh) | 碳量子点修饰的单层钨酸铋纳米片复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110639555A (zh) | 一种可见光响应的CdS/CdIn2S4复合纳米结构光催化剂的制备方法及应用 | |
| CN108940332B (zh) | 一种高活性MoS2/g-C3N4/Bi24O31Cl10复合光催化剂的制备方法 | |
| CN108421551A (zh) | 一种CdIn2S4纳米点杂化TiO2空心球复合光催化剂及其制备方法和用途 | |
| CN103586084A (zh) | 一步法制备卟啉功能化纳米硫化物的工艺 | |
| CN106044842A (zh) | 一种扇形羟基氟化锌的制备方法及其应用 | |
| CN107511154A (zh) | 一种海胆状CeO2/Bi2S3复合可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN107890880A (zh) | 一种纳米多孔石墨相氮化碳/偏钛酸锰复合光催化剂的制备方法 | |
| CN110327965A (zh) | 一种二维钒酸铋/石墨烯/氮化碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110302809A (zh) | 一种负载型光催化剂及其制备方法 | |
| CN109675547A (zh) | 一种中空立方体型锡酸锌光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN105536843A (zh) | 高可见光电子转移g-C3N4/Au/TiO2类Z型光催化剂的制备方法 | |
| CN105833860A (zh) | 一种CQDs/Bi2WO6复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN106902803A (zh) | 复合型光催化体系CQDS‑KNbO3及其制备方法和应用 | |
| CN106000460B (zh) | 碳量子点敏化枝状聚乙烯亚胺修饰的TiO2光催化剂 | |
| CN107362792A (zh) | 一种钛酸锶/铌酸锡复合纳米材料的制备方法 | |
| CN107149931A (zh) | 氧化锌量子点‑铌酸钾光催化剂的制备方法及该催化剂的用途 | |
| CN104998666B (zh) | 一种制备蝴蝶结状氟氧铋光催化剂的方法及催化剂用途 | |
| CN103769175A (zh) | 一种复合光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN103785425A (zh) | 一种花状Bi2O(OH)2SO4光催化剂的制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Daimei Inventor after: Ding Hao Inventor after: Yang Guang Inventor before: Yang Guang Inventor before: Chen Daimei Inventor before: Ding Hao |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |