CN114772635B - 一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，其制备方法如下：首先以钛网、钛酸异丙酯、乙酰丙酮、乙二胺四乙酸二钠为原材料，水热法制备二氧化钛纳米锥阵列，以InCl3、(CH3COO)2Zn·2H2O和N2H4·H2O作为含硫空位的硫化铟锌的前驱体，同时加入制备好的二氧化钛纳米锥阵列，通过水热法得到复合材料二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌。本研究所构筑的二氧化钛纳米锥阵列与含有S空位的ZnIn2S4在S‑Ti键和内部电场作用下，形成三维界面结构，协同构成Z‑scheme光催化体系，在ZnIn2S4中引入缺陷硫空位，作为电子“陷阱”，进一步加速光催化载体的分离效率从而实现更高效的光催化性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法。
背景技术
近年来，随着工业化进程的加快，环境污染和能源短缺成为了两大全球型问题。社会各界对环境和能源的关注度日益提高，如何利用先进的科学技术不断开发清洁能源、保护环境成为学术界广为关注的问题。光催化为能源环境问题提供了一种可靠、发展前景广阔的途径，早在1972年Fujishima和Honda教授就在Nature上首次发表TiO2光催化裂解水技术。自此，光催化技术便引起了广泛关注，光催化技术具有清洁高效、成本低、可控性和发展性强等优点。。
在过去的几十年中，已经开发了各种半导体光催化剂。TiO2由于其独特的光学和电子特性、高化学稳定性、光腐蚀电阻性、强大的氧化还原能力、可忽略不计的毒性以及较低的成本，被认为是构建光催化纳米材料或薄膜的理想材料。同时，TiO2也是工业化应用最为广泛的光催化材料。但是，TiO2是一种宽禁带半导体材料，禁带宽度通常大于3.0eV，使TiO2仅对紫外线(UV)作出反应，然而紫外线占太阳光的很小一部分(约为5％)，导致太阳能利用效率低下。ZnIn2S4是典型的三元层状金属硫族化物半导体，可调带隙为2.06～2.85eV，导带约为-1.21eV，具有较强的光生电子的还原能力，在可见光照射下具有产氢活性。ZnIn2S4除了合适的能带结构外，与CdS和PbS相比，还具有突出的稳定性、环境友好性。
TiO2化学稳定性好、应用范围广，ZnIn2S4具有良好的可见光响应、还原能力强。两种半导体光催化剂都具有巨大的发展潜力。但是，TiO2具有可见光利用率低，ZnIn2S4载流子易复合等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化钛纳米锥阵列含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，制备得到的光催化剂能够解决让光生电子-空穴易复合，光催化效率低的问题。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种二氧化钛纳米锥阵列。根据本发明的实施例，以钛网为基底，通过水热法制得所述二氧化钛纳米锥阵列。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种二氧化钛纳米锥阵列的制备方法。根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤：
(1)将钛网分别用丙酮、异丙醇、乙醇、去离子水超声清洗，清洗结束后取出钛网烘干；
(2)将乙酰丙酮和钛酸异丙醇依次滴入乙二胺四乙酸二钠溶液中搅拌至溶液透明；
(3)将洗净的钛网斜靠放入步骤(2)中溶液中，移至高压釜中，180-200℃水热反应5-6h，然后自然冷却至室温，取出附着TiO2的钛网基底，分别用无水乙醇和蒸馏水多次冲洗，即得所述二氧化钛纳米锥阵列。
另外，根据本发明上述实施例的一种二氧化钛纳米锥阵列的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中，钛网规格为20mm*30mm*0.27mm，100-200目。
在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中，清洗时间分别为30-40min。
在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中，乙酰丙酮、钛酸异丙醇和乙二胺四乙酸二钠的体积比为20:3:180，乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.75mol/L。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌的制备方法。根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤：
将InCl3、Zn(CH3COO)2·2H2O和硫代乙酰胺溶解于去离子水中，然后在室温下搅拌至均匀，得到混合溶液，将以钛网为基底的TiO2纳米锥阵列样品放入混合溶液中，然后放入烘箱中发生水热反应，得到以钛网为基底的二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌复合材料。
另外，根据本发明上述实施例的一种二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述InCl3、Zn(CH3COO)2·2H2O和硫代乙酰胺的摩尔比为2:1:8。
在本发明的一些实施例中，所述水热反应的温度为150-160℃，水热反应保温时间9-11h。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法。根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤：
将InCl3、Zn(CH3COO)2·2H2O和硫代乙酰胺溶解于去离子水中，然后在室温下搅拌至均匀，然后加入N2H4·H2O搅拌至均匀，得到混合溶液，将以钛网为基底的TiO2纳米锥阵列放入混合溶液中，在烘箱中发生水热反应，得到以钛网为基底的二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂。
另外，根据本发明上述实施例的一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述InCl3、Zn(CH3COO)2·2H2O和硫代乙酰胺的摩尔比为2:1:8；每1mmol的InCl3中对应加入5-6ml的N2H4·H2O；N2H4·H2O的质量分数为80-85％。
在本发明的一些实施例中，水热反应的温度为150-160℃，水热反应保温时间9-11h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明中二氧化钛纳米锥阵列显著提高了材料的吸光性能，同时使用钛网作为基板，为光催化器件转化也提供了一定的参考价值。
2)本发明制备的二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂在ZnIn2S4中引入缺陷硫空位，作为电子“陷阱”，进一步加速光催化载体的分离效率。其次，二氧化钛纳米锥阵列与含有S空位的ZnIn2S4在S-Ti键和内部电场作用下，形成三维界面结构，各部分优势协同构成Z-scheme光催化体系，从而实现更高效的光催化性能。
3)本发明制备的复合材料具有可见光响应的能力并且抑制载流子的快速复合。
附图说明
图1为本发明实施例中二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化材料的制备流程图；
图2为本发明实施例1中二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化材料的XRD图谱；
图3中，均为实例1所制备样品，图a为低倍二氧化钛纳米锥阵列的SEM图像；图b为高倍二氧化钛纳米锥阵列的SEM图像；图c为低倍二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的SEM图像；图d为高倍二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的SEM图像；图e为二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的SEM图像，与图f-g的元素mapping区域相对应；f-j为二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的对应区域元素Ti、O、S、In、Zn的mapping图；k为二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的对应区域的表面元素含量分布图；
图4为本发明实施例1中二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化材料的Raman图谱；
图5为本发明实施例1中所制备样品测试图谱；(a)为二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的UV-Vis DRS图，(b)为使用Kubelka-Munk法计算二氧化钛纳米锥阵列的禁带宽度图；(c)为使用Kubelka-Munk法计算含硫空位的硫化铟锌的禁带宽度图；(d)为二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的光催化原理示意图；
图6为本发明实施例1中二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化材料的EIS图谱，(a)奈奎斯特图，(b)伯德相位图；
图7为本发明实施例1中二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化材料的i-t图谱；
图8为本发明实施例1中二氧化钛纳米锥阵列/不含硫空位的硫化铟锌、二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的XPS图谱，(a)全谱，(b)S 2p，(c)In 3d，(d)Ti 2p，(e)O1s，(f)Zn 2p。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
二氧化钛纳米锥阵列的制备方法，包括以下步骤：
取规格为20mm*30mm*0.27mm，100目的钛网分别用丙酮、异丙醇、乙醇、去离子水超声清洗30分钟，清洗结束后取出钛网放置在80℃环境下烘干。将2ml乙酰丙酮(ACAC)和0.3ml钛酸异丙醇依次滴加入18ml浓度为0.075mol/L的乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)溶液中搅拌至溶液透明。其次，将洗净的钛网斜靠放在50ml聚四氟乙烯内衬中，加入上述配制的溶液，移至50毫升不锈钢高压釜中，200℃水热5h，然后自然冷却至室温。取出附着TiO2的钛网基底，分别用无水乙醇和蒸馏水多次冲洗。收集样品，得到二氧化钛纳米锥阵列，记为TAs。
二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌的制备方法，包括以下步骤：
将InCl3(0.5mmol)、Zn(CH3COO)2·2H2O(0.25mmol)和硫代乙酰胺(2mmol)有序溶解于35mL去离子水中，然后在室温下搅拌30min。此后，将澄清溶液倒入50mL内胆中。将TiO2纳米锥阵列样品放入内胆中，在烘箱中150℃水热15h。得到以钛网为基底的二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌复合材料，记为TAs/ZIS-1。
二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的制备方法，包括以下步骤：
将InCl3(0.5mmol)、Zn(CH3COO)2·2H2O(0.25mmol)和硫代乙酰胺(2mmol)有序溶解于35mL去离子水中，然后在室温下搅拌30min。接着将3mL质量分数为85％的N2H4·H2O加入到混合溶液中，再搅拌30分钟。此后，将澄清溶液倒入50mL内胆中。将TiO2纳米锥阵列样品放入内胆中，在烘箱中150℃水热15h。得到以钛网为基底的二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌复合材料，记为TAs/Sv-ZIS-1。
实施例2
二氧化钛纳米锥阵列的制备方法，包括以下步骤：
取规格为20mm*30mm*0.27mm，100目的钛网分别用丙酮、异丙醇、乙醇、去离子水超声清洗30分钟，清洗，结束后取出钛网放置在80℃环境下烘干。将2ml乙酰丙酮(ACAC)和0.3ml钛酸异丙醇依次滴加入18ml浓度为0.075mol/L的乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)溶液中搅拌至溶液透明。其次，将洗净的钛网斜靠放在50ml聚四氟乙烯内衬中，加入配置好的水热溶液，移至50毫升不锈钢高压釜中，200℃水热5h，然后自然冷却至室温。取出附着TiO2的钛网基底，分别用无水乙醇和蒸馏水多次冲洗。收集样品，得到二氧化钛纳米锥阵列，记为TAs。
二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌的制备方法，包括以下步骤：
将InCl3(0.25mmol)、Zn(CH3COO)2·2H2O(0.125mmol)和硫代乙酰胺(1mmol)有序溶解于35mL去离子水中，然后在室温下搅拌30min。此后，将澄清溶液倒入50mL内胆中。将TiO2纳米锥阵列样品放入内胆中，在烘箱中150℃水热15h。得到以钛网为基底的二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌复合材料，记为TAs/ZIS-2。
二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的制备方法，包括以下步骤：
将InCl3(0.25mmol)、Zn(CH3COO)2·2H2O(0.125mmol)和硫代乙酰胺(1mmol)有序溶解于35mL去离子水中，然后在室温下搅拌30min。接着将1.5mL质量分数为85％的N2H4·H2O加入到混合溶液中，再搅拌30分钟。此后，将澄清溶液倒入50mL内胆中。将TiO2纳米锥阵列样品放入内胆中，在烘箱中180℃水热15h。得到以钛网为基底的二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌复合材料，记为TAs/Sv-ZIS-2。
结合附图对本发明作进一步说明如下：
(1)XRD分析
图2为二氧化钛纳米锥阵列、二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌和二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的XRD图，及对应的晶面标注。通过和标准PDF卡片对比发现，TiO2为金红石型与PDF#21-1276相匹配，除了40°左右两个明显的Ti网的衍射峰外，其他均为锐钛矿型TiO2的对应衍射峰。复合样品中TiO2的特征峰均存在，在27.6°处的峰对应六方型ZnIn2S4的(102)晶面，说明样品复合成功。
(2)SEM分析
图3(a-b)为二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的SEM图像，单个纳米锥的直径约为25nm。图3(c-d)为二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的SEM图像，可以看到二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌复合材料的形貌表现为二氧化钛纳米锥阵列上表面附着含硫空位的硫化铟锌纳米颗粒，说明样品成功复合。图3(f-j)为对应区域元素mapping，可以观察到Ti、O、S、In、Zn五种元素均在样品中存在，进一步说明小球状含硫空位的硫化铟锌均匀附着在二氧化钛纳米锥阵列上。图3(k)为元素含量分布图，Ti、O元素含量较多，S、In、Zn三种元素含量较少，与预计结论相符。
(3)Raman分析
使用拉曼光谱表征缺陷及进一步区分样品晶相，如图4所示。纳米锥144cm-1(B1g)、446cm-1(Eg)和608cm-1(A1g)处表现出金红石相的特征拉曼谱，证实了本发明中获得的纳米锥为金红石相。同时在TiO2催化剂中都没有检测到明显的杂质。从二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌4的拉曼光谱中可以分析得出，复合样品中有对应ZIS和TiO2的峰存在。说明样品复合成功。位于128.4、246.6、303.8、361cm-1的峰可以分别分配给ZnIn2S4的Eg、F2g、F1u、A1g模式。此外与文献所报道的不含S空位的ZnIn2S4相比二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌对应峰红移，说明晶格缩小，空位引入。
(4)UV-Vis分析
图5(a)为二氧化钛纳米锥阵列和二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的UV-Vis DRS图谱，图5(b-c)为二氧化钛纳米锥阵列和含硫空位的硫化铟锌(与二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌采用与实例1的相同方法制备，区别之处在于制备二氧化钛纳米锥阵列时不加钛网)禁带宽度图谱。由图8(a)可知，含硫空位的硫化铟锌在200-500nm范围内有很强的吸收。当TiO2纳米阵列与含硫空位的硫化铟锌复合后，复合光催化剂在200-800nm的范围内均有较强吸收，这表明二氧化钛纳米阵列与含硫空位的硫化铟锌的复合可以增大其对可见光的响应范围。使用Kubelka-Munk公式，可以估计半导体的带隙能量，计算如下：
(ahν)l/n＝A(hν-Eg)，其中：a为吸光指数；v为光频率；h为普朗克常数；A为常数；Eg为半导体禁带宽度。n与半导体的种类有关:直接带隙半导体时n＝1/2，间接带隙半导体时n＝2。
计算得到二氧化钛纳米锥阵列的禁带宽度为2.88eV，单一含硫空位的硫化铟锌的禁带宽度为2.41eV。
使用以下经验方程计算半导体的导带(CB)和价带(VB)电位：
ECB＝χ-Ee-0.5Eg (1)
EVB＝ECB+Eg (2)
其中EVB和ECB分别是VB和CB电位。此外，Ee是自由电子对氢的能量(4.5eV)。最后，χ是半导体的电负性，由以下等式计算：
χ＝[χ(A)aχ(B)bχ(C)c]1/(a+b+c) (3)
χ(A)、χ(B)、χ(C)指不同元素的电负性，其中a、b和c是化合物中的原子数。
对于TiO2，Ti元素的绝对电负性为3.45eV，O的绝对电负性为7.54eV，最后得到TiO2的绝对电负性为：
χ(TiO2)＝[X(Ti)*X(O)*X(O)]^(1/3)＝(3.45*7.54*7.54)^1/3＝5.81eV (4)
以TiO2带隙为2.88eV带入可估算出导带底位置为：
ECB＝χ-Ee-0.5Eg＝5.81-4.5-0.5*2.88＝-0.13eV (5)
EVB＝ECB+Eg＝-0.13+2.88＝2.75eV (6)
对于含硫空位的硫化铟锌，Zn元素的绝对电负性为4.45eV，In的绝对电负性为3.1eV，S的绝对电负性为6.22eV，最后得到ZnIn2S4的绝对电负性为：
χ(ZnIn2S4)＝(4.45*3.1*3.1*6.22*6.22*6.22*6.22)1/7＝4.86 (7)
ZnIn2S4带隙为2.41eV
ECB＝χ-Ee-0.5Eg＝4.86-4.5-0.5*2.41＝-0.845eV (8)
EVB＝ECB+Eg＝-0.845+2.41＝1.565eV (9)
根据结果画出复合样品的光催化原理示意图，如图5(d)所示，样品满足光催化产氢以及光催化氧化法降解污染物的条件，应用潜力极大。
(5)EIS分析
图6(a)为二氧化钛纳米锥阵列和二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的奈奎斯特图，图中电容弧半径反应电荷电阻的大小。从图中可以看到复合样品与单独TiO2相比,复合样品的电容弧半径明显减小。说明光生电荷在TAs/含硫空位的硫化铟锌复合材料上可以更有效地进行传输。图6(b)为对应的EIS伯德相位图，这是研究半导体光生电子寿命的有力工具。由方程:τe＝1/2πfmax可知，通过确定中频峰(fmax)的频率，可得到光生电子(τ)的寿命。二氧化钛纳米锥阵列和二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌样品的fmax分别为0.178Hz、0.012Hz。显然二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌4相比于单一样品光生电子寿命加长，具有更好光催化性能。
(6)i-t分析
图7为单一二氧化钛纳米锥阵列与二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的光电流图，可以看到二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌的光电流密度相比于单一样品的光电流密度显著提高，光电流稳定时，复合样品的光电流密度可达0.15mA/cm2。
(7)XPS分析
TAs/ZIS和TAs/Sv-ZIS通过X射线光电子能谱(XPS)表征，进一步研究S空位对样品的影响，探究样品表面组成和化学状态。图8(a)为TAs/ZIS和TAs/Sv-ZIS的XPS全谱，图8(b-f)对应分别对应于S 2p、In 3d、Ti 2p、O 1s、Zn 2p的高分辨谱。
从测量光谱中可以看出，Zn、In、Ti、O和S峰在TAs/ZIS和TAs/Sv-ZIS中并存。与元素mapping测试结果一致。S 2p、Zn 2p、In 3d分别对应ZnIn2S4中的Zn2+、In3+和S2-。Ti 2p和O1s对应TiO2中Ti4+、O2-。
证实了TAs/ZIS和TAs/Sv-ZIS复合材料中TiO2和ZnIn2S4的存在。位于285.1eV的所有样品的弱峰归因于来自样品表面上的大气CO2或样品制备过程中使用的碳带的外来碳。
如图8(b、c、f)所示，TAs/Sv-ZIS的Zn、In、和S峰的强度相比于TAs/ZIS明显减弱，说明相互作用增强。S 2p3/2和2p1/2，在TAs/ZIS中分别位于161.09和162.21eV。相比之下，TAs/Sv-ZIS的S 2p3/2和2p1/2分别呈现161.28eV和162.64eV的明显正移，这是S空位导致TiO2和Sv-ZIS之间的强界面相互作用引起。
TAs/Sv-ZIS的Zn 2p和In 3d峰移动到高结合能区，S空位的产生导致Zn和In的配位数降低，TiO2中的Ti原子与Sv-ZIS中的不饱和配位S之间的键合效应导致Zn和In周围的电子云密度略有增加。值得注意的是，可以观察到TAs/ZIS和TAs/Sv-ZIS中In 3d的结合能变化总体比Zn 2p更显着，表明Ti主要与In位点周围的S发生键合。
更重要的是，根据XPS峰面积，TAs/ZIS和TAs/Sv-ZIS中Zn/In/S的实际原子比分别为1.79:1:0.26和3.358:1:0.23。TAs/Sv-ZIS中较低的S原子比进一步证实了丰富的S空位的存在。
TAs/ZIS的Ti 2p XPS光谱在457.96和462.02eV处有两个峰，这可归因于TiO2的Ti2p 3/2和Ti 2p1/2。TAs/Sv-ZIS中对应Ti 2p发生正移是由于Ti-S键的形成导致，电子云密度增加。TAs/Sv-ZIS中O1s的峰发生明显的负移，可能是有少量O空位的产生，O空位可以作为吸电子基团，促进电子转移到O空位，从而降低TiO2内部O原子的平衡电子云密度，进一步导致结合能降低。
XPS结果进一步证实了TAs/ZIS和TAs/Sv-ZIS的成功合成，且TAs/Sv-ZIS具有丰富的S空位，TiO2通过Ti-S键附着在Sv-ZIS表面。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将InCl3、Zn(CH3COO)2·2H2O和硫代乙酰胺溶解于去离子水中，然后在室温下搅拌至均匀，然后加入N2H4·H2O搅拌至均匀，得到混合溶液，将以钛网为基底的TiO2纳米锥阵列放入混合溶液中，在烘箱中发生水热反应，得到以钛网为基底的二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂，其中，所述InCl3、Zn(CH3COO)2·2H2O和硫代乙酰胺的摩尔比为2:1:8，水热反应的温度为150-160℃，水热反应保温时间15h。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，其特征在于：所述TiO2纳米锥阵列以钛网为基底，通过水热法制得。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，其特征在于，所述TiO2纳米锥阵列的制备方法包括以下步骤：
(1)将钛网分别用丙酮、异丙醇、乙醇、去离子水超声清洗，清洗结束后取出钛网烘干；
(2)将乙酰丙酮和钛酸异丙醇依次滴入乙二胺四乙酸二钠溶液中搅拌至溶液透明；
(3)将洗净的钛网斜靠放入步骤(2)中配制的溶液中，移至高压釜中，180-200℃水热反应5-6h，然后自然冷却至室温，取出附着TiO2的钛网基底，分别用无水乙醇和蒸馏水多次冲洗，即得所述二氧化钛纳米锥阵列。
4.根据权利要求3所述的一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，钛网规格为20mm*30mm*0.27mm，100-200目。
5.根据权利要求3所述的一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，清洗时间分别为30-40min。
6.根据权利要求3所述的一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，乙酰丙酮、钛酸异丙醇和乙二胺四乙酸二钠的体积比为20:3:180，乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.75mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，其特征在于：
每1mmol的InCl3中对应加入5-6ml的N2H4·H2O；
N2H4·H2O的质量分数为85-85％。
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| Song Rui et al..Highly Efficient Degradation of Persistent Pollutants with 3D Nanocone TiO2‑Based Photoelectrocatalysis.《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》.2021,第143卷(第34期),第13671页右栏Fabrication of Photoelectrocatalysts、图1、图示1和支持信息1. Experimental procedure. * |
| Song Rui et al..Highly Efficient Degradation of Persistent Pollutants with 3D Nanocone TiO2‑Based Photoelectrocatalysis.《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》.2021,第143卷(第34期),第13671页右栏Fabrication of Photoelectrocatalysts和图1. * |
| TiO_2基复合光催化剂研究进展;陈顺生;曹鑫;陈春卉;周毓雯;卢小菊;;《功能材料》;第49卷(第07期);第7039-7049+7056页 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114772635A (zh) | 2022-07-22 |
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