CN115845877A - 光催化剂、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化剂、制备方法及应用，属于光催化剂领域，光催化剂，光催化剂为CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料，A为整数。一种光催化剂制备方法，包括以下步骤：S1:将二水合醋酸锌、二水合乙酸镉、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺加入超纯水中，搅拌25‑35min，得混合液，S2:将步骤S1得到的混合液转移到反应釜中，以130‑150℃水热处理22‑26h，得到淡黄色沉淀，S3:对步骤S2得到的淡黄色沉淀进行离心、洗涤、分离后，干燥22‑26小时，合成CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料，作为光催化剂。本发明光催化剂比单纯的ZnS或CdIn2S4具有了更加优异的光催化分解水制氢性能。
Description
技术领域
本发明属于光催化剂领域，尤其涉及一种光催化剂、制备方法及应用。
背景技术
由于能源枯竭和环境污染问题的恶化，开发清洁能源具有重要意义。氢能作为一种清洁的可再生能源越来越受到人们的关注。光催化作为一种环境友好技术，可以在常温下完全分解有机污染物，将CO2转化为烃类燃料，或者分解水制氢。
ZnS是一种重要的n型半导体光催化剂，其带隙约为3.6eV，并且通过光激发可以快速产生光生载流子。ZnS在光解水制氢、CO2光还原、废水光催化净化等领域有着广泛的应用。但是由于ZnS的带隙较宽、导电性较差、光腐蚀严重，光催化性能并不理想。因此，需要适当拓宽光响应范围，降低光腐蚀。硫化镉铟(CdIn2S4)是一种三元n型半导体，其带隙约为2.2eV，由于In3+离子的存在，被认为是一种活性催化剂。同时，CdIn2S4具有许多独特的光电性能和优异的光催化性能，已广泛应用于太阳能电池、光催化剂和发光二极管等领域。然而，由于其光生电子空穴的复合率高，其光催化性能并不突出。因此，拓宽光吸收范围，降低光生载流子的复合，对于提高CdIn2S4光催化剂的光催化活性至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种光催化剂、制备方法及应用，光催化剂将光的吸收范围拓展到可见光区，并具有可调节的带隙结构。同时所合成的复合材料的比表面积有所增大，为反应物分子提供了更多的活性位点，很好地抑制了光生电子和空穴的分离。复合材料比单纯的ZnS或CdIn2S4具有了更加优异的光催化制氢性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的光催化剂为CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料，A为整数。
优选地，CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料中，CdIn2S4和ZnS的摩尔比为1：(4-14)。
优选地，A为4、8、12或14。
本发明还提供一种光催化剂制备方法，用于制备上述的光催化剂，包括以下步骤：
S1:采用一步水热合成法，将二水合醋酸锌、二水合乙酸镉、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺加入超纯水中，搅拌25-35min，得混合液，S2:将步骤S1得到的混合液转移到反应釜中，以130-150℃水热处理22-26h，得到淡黄色沉淀，S3:对步骤S2得到的淡黄色沉淀进行离心、洗涤、分离后，干燥22-26h，合成CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料，作为光催化剂。
优选地，步骤S1中，二水合醋酸锌、二水合乙酸镉、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺的摩尔比为(2-7)：0.5：1：(6-16)。
优选地，步骤S1中，二水合醋酸锌、二水合乙酸镉、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺的摩尔比为6：0.5：1：14。
优选地，步骤S1中，超纯水为10-14mL，步骤S2中，反应釜为25mL的聚四氟乙烯内衬的高压釜。
优选地，对步骤S2得到的淡黄色沉淀以7500-8500r/min转速离心4-6min，用去离子水和乙醇各洗涤2-4次，分离表面杂质后，送入70-90℃烘箱干燥22-26h，合成CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料，作为光催化剂。
本发明还提供采用上述的光催化剂或上述的光催化剂制备方法所制备的光催化剂作为光催化分解水制氢的应用。
优选地，采用上述的光催化剂或上述的光催化剂制备方法所制备的光催化剂作为光催化分解水制氢的应用时，采用0.30-0.40M Na2S和0.20-0.30M Na2SO3作为牺牲剂。
本发明的有益效果为：
CdIn2S4/12ZnS复合材料中异质结的构建将材料的吸收光范围拓展到可见光区，并具有可调节的带隙结构。同时所合成的复合材料的比表面积增大，为反应物分子提供了更多的活性位点。ZnS与CdIn2S4间形成的内置电场有效地分离了电子与空穴。最佳比例异质结CdIn2S4/12ZnS，在3小时内产氢量达到11.23mmol/g，约为纯的CdIn2S4产氢量的59.1倍，是纯的ZnS产氢量的14.4倍，表明该复合材料具有优异的光解水制氢性能。
附图说明
图1为所制得的CdIn2S4、ZnS、CdIn2S4/AZnS复合材料的XRD衍射图。
图2为所制得的CdIn2S4的扫描电镜(SEM)图。
图3为所制得的ZnS的扫描电镜(SEM)图。
图4为所制得的CdIn2S4/AZnS的扫描电镜(SEM)图。
图5为所制得的CdIn2S4的透射电镜(TEM)图。
图6为所制得的ZnS的透射电镜(TEM)图。
图7为所制得的CdIn2S4/AZnS的透射电镜(TEM)图。
图8为所制得的CdIn2S4、ZnS、CdIn2S4/AZnS复合材料在模拟太阳光下，0.35M Na2S和0.25M Na2SO3为牺牲剂条件下，光催化分解水制氢性能图。
图9为所制得的CdIn2S4、ZnS、CdIn2S4/AZnS复合材料在模拟太阳光下，0.35M Na2S和0.25M Na2SO3为牺牲剂条件下，光催化分解水制氢稳定性测试图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例一：
本实施例中提供的光催化剂，光催化剂为CdIn2S4/4ZnS异质结纳米材料。CdIn2S4/4ZnS异质结纳米材料中，CdIn2S4和ZnS的摩尔比为1：4。
本实施例还提供一种光催化剂制备方法，用于制备上述的光催化剂，包括以下步骤：
采用一步水热合成法，将二水合醋酸锌(437.0mg,2mmol)、二水合乙酸镉(132.5mg,0.5mmol)、四水合三氯化铟(283.5mg,1mmol)和硫代乙酰胺(450.4mg,6mmol)加入12mL超纯水中，搅拌30min，得混合液，混合液变清。然后将步骤S1得到的混合液转移到25mL的聚四氟乙烯内衬的高压釜中，以140℃水热处理24h，得到淡黄色沉淀。对步骤S2得到的淡黄色沉淀以8000r/min转速离心5min，用去离子水和乙醇各洗涤3次，分离表面杂质后，送入80℃鼓风烘箱干燥24h，合成CdIn2S4/4ZnS异质结纳米材料，作为光催化剂。
本发明还提供采用上述的光催化剂或上述的光催化剂制备方法所制备的光催化剂作为光催化分解水制氢的应用。
其中，采用上述的光催化剂或上述的光催化剂制备方法所制备的光催化剂作为光催化分解水制氢的应用时，采用0.35M Na2S和0.25M Na2SO3作为牺牲剂。
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于；
催化剂为CdIn2S4/8ZnS异质结纳米材料。CdIn2S4/8ZnS异质结纳米材料中，CdIn2S4和ZnS的摩尔比为1：8。
本实施例还提供一种光催化剂制备方法，用于制备上述的光催化剂，包括以下步骤：
采用一步水热合成法，将二水合醋酸锌(874.1mg,4mmol)、二水合乙酸镉(133.0g,0.5mmol)、四水合三氯化铟(283.4mg,1mmol)和硫代乙酰胺(751.4g,10mmol)加入12mL超纯水中，搅拌30min，得混合液，混合液变清。然后将步骤S1得到的混合液转移到25mL的聚四氟乙烯内衬的高压釜中，以140℃水热处理24h，得到淡黄色沉淀。对步骤S2得到的淡黄色沉淀以8000r/min转速离心5min，用去离子水和乙醇各洗涤3次，分离表面杂质后，送入80℃鼓风烘箱干燥24h，合成CdIn2S4/8ZnS异质结纳米材料，作为光催化剂。
实施例三：
本实施例与实施例一的区别在于；
催化剂为CdIn2S4/12ZnS异质结纳米材料。CdIn2S4/12ZnS异质结纳米材料中，CdIn2S4和ZnS的摩尔比为1：12。
本实施例还提供一种光催化剂制备方法，用于制备上述的光催化剂，包括以下步骤：
采用一步水热合成法，将二水合醋酸锌(1317.1mg,6mmol)、二水合乙酸镉(132.8mg,0.5mmol)、四水合三氯化铟(283.6mg,1mmol)和硫代乙酰胺(1051.5mg,14mmol)加入12mL超纯水中，搅拌30min，得混合液，混合液变清。然后将步骤S1得到的混合液转移到25mL的聚四氟乙烯内衬的高压釜中，以140℃水热处理24h，得到淡黄色沉淀。对步骤S2得到的淡黄色沉淀以8000r/min转速离心5min，用去离子水和乙醇各洗涤3次，分离表面杂质后，送入80℃鼓风烘箱干燥24h，合成CdIn2S4/12ZnS异质结纳米材料，作为光催化剂。
实施例四：
本实施例与实施例一的区别在于；
催化剂为CdIn2S4/14ZnS异质结纳米材料。CdIn2S4/14ZnS异质结纳米材料中，CdIn2S4和ZnS的摩尔比为1：14。
本实施例还提供一种光催化剂制备方法，用于制备上述的光催化剂，包括以下步骤：
采用一步水热合成法，将二水合醋酸锌(1530.2mg,7mmol)、二水合乙酸镉(132.6mg,0.5mmol)、四水合三氯化铟(283.6mg,1mmol)和硫代乙酰胺(283.6mg,1mmol)加入12mL超纯水中，搅拌30min，得混合液，混合液变清。然后将步骤S1得到的混合液转移到25mL的聚四氟乙烯内衬的高压釜中，以140℃水热处理24h，得到淡黄色沉淀。对步骤S2得到的淡黄色沉淀以8000r/min转速离心5min，用去离子水和乙醇各洗涤3次，分离表面杂质后，送入80℃鼓风烘箱干燥24h，合成CdIn2S4/14ZnS异质结纳米材料，作为光催化剂。
为了更好对比CdIn2S4、ZnS、CdIn2S4/A ZnS的性能，以下分别制备CdIn2S4纳米材料和ZnS纳米颗粒。
制备CdIn2S4纳米材料：
取二水合乙酸镉(132.5mg,0.5mmol)、四水合三氯化铟((283.6mg,1mmol)和硫代乙酰胺150.2mg,2mmol)于12mL超纯水中搅拌30min，倒入25mL反应釜中，140℃水热处理24h。得到的橙色沉淀离心(8000r/min,5min)，用去离子水和乙醇各洗涤3次，除去表面杂质，80℃烘箱干燥。
制备ZnS纳米颗粒：
将二水合醋酸锌(218.6mg,1mmol)和硫代乙酰胺(150.0mg,2mmol)加入12mL超纯水中，搅拌30min，溶液变清。然后将溶液倒入25mL反应釜中，140℃水热处理24小时。得到的白色沉淀离心(8000r/min,5min)，用去离子水和乙醇各洗涤3次，除去表面杂质，80℃烘箱干燥。
制备的CdIn2S4,ZnS和CdIn2S4/AZnS纳米材料的物相表征：
利用XRD对CdIn2S4,ZnS和CdIn2S4/AZnS的晶体结构进行分析，结果如图1所示。如图1中a所示，所有衍射峰都可以很好的吻合纯立方尖晶石相的CdIn2S4标准卡片(ICSD-JCPDS卡片编号27-0060)，无其他杂相存在，这与文献报道的晶体结构相似。其主要特征峰位于2θ＝14.14°，23.18°，27.25°，28.48°，33.00°，40.74°，43.32°，47.41°，55.51°，66.12°，分别对应于CdIn2S4的(111)，(220)，(311)，(222)，(400)，(422)，(511)，(440)，(533)，(731)晶面。如图1中b所示，样品ZnS的XRD谱图与ZnS标准谱图(PDF#05-0566)相吻合，无其他杂相存在。谱图中ZnS的主要特征峰位于2θ＝28.56°，33.09，47.52°和56.29°分别对应与(111)、(200)、(220)和(311)晶面特征峰，且峰强度很高，半峰宽很窄，说明通过这种方法制备的ZnS纯相结晶度很好。如图1中c所示，CdIn2S4/4ZnS复合材料的衍射峰可以看到ZnS的特征峰和CdIn2S4的特征峰。但随着ZnS的增加，CIS/ZnS复合材料的衍射峰主要呈现为ZnS的特征峰，观察不到CdIn2S4的特征峰，如图1的e-f。我们可以看出CdIn2S4/ZnS复合材料特征峰与纯的ZnS相比，峰强度变低，半峰宽变宽，且ZnS的(200)晶面消失，可以合理推测CdIn2S4的特征衍射峰被ZnS的衍射峰包裹。由此，可以证明成功制备出了CdIn2S4/ZnS复合材料。
制备的CdIn2S4、ZnS和CdIn2S4/AZnS复合材料的形貌表征：
从图2-图4中我们可以看到CdIn2S4,ZnS,CdIn2S4/AZnS复合材料的场发射扫描电子显微镜(FESEM)图像。由图2可见，CdIn2S4主要呈现110-180nm大小的三角双锥形，由图3可见，ZnS主要呈现为尺寸大约为20–30nm的纳米颗粒。由图4可见，复合材料CdIn2S4/AZnS主要的形貌为颗粒团簇状。ZnS和CdIn2S4的紧密结合有利于促进电荷的传输。我们可以看到CdIn2S4/AZnS的颗粒相比于CdIn2S4样品而言尺寸更小，大小大约为30-40nm，有利于增大材料的比表面积，从而提升光催化性能。通过TEM进一步研究了样品的显微结构。图5可以看出CdIn2S4呈现出块状，图6可以看出ZnS呈颗粒状，图7可以看出CdIn2S4/AZnS的相貌显示为颗粒堆积的块状。
制备的CdIn2S4、ZnS和CdIn2S4/ZnS复合材料在模拟太阳光下的光催化分解水制氢性能测试：
通过全光谱光照下光催化分解水，研究了CdIn2S4/AZnS复合材料的光催化分解水析氢的活性。一般情况下，在含有Na2S·9H2O(0.35M 50ml)和Na2SO3(0.25M 50ml)作为牺牲剂的Pyrex烧瓶中加入20mg光催化剂，然后用超声波分散。在光照前，对采样器反复抽真空3次，使内部空气完全消除，然后通过注射装置向反应器内泵入20mL高纯氩气。在整个反应过程中，通过循环冷却系统将温度保持在5℃。用300W氙灯照射溶液3h，每30min用气相色谱仪(GC-9790II,Ar,TCD检测器)检测一次产氢量。
由图8和图9可以看出，在模拟太阳光照射下，CdIn2S4/AZnS一系列样品均具有很好的光解水制氢性能。
具体的:通过图8可以看出，CdIn2S4/12ZnS光催化性能最好。
通过图9可以看出，本发明提供的光催化剂中，光催化性能稳定。
实施例三的CdIn2S4/12ZnS复合材料具有较高的制氢速率(3743.22μmol·g-1·h-1)，是纯的CdIn2S4制氢速率的59.1倍，约为纯ZnS制氢速率的14.4倍。
CdIn2S4/12ZnS复合材料中异质结的构建将吸收光范围拓展到可见光区，并具有可调节的带隙结构。同时所合成的复合材料的比表面积有所增大，为反应物分子提供了更多的活性位点。ZnS与CdIn2S4间形成的内置电场有效地分离了电子与空穴。最佳比例异质结CdIn2S4/12ZnS，在3小时内产氢量达到11.23mmol/g，约为纯CdIn2S4产氢量的59.1倍，是纯ZnS产氢量的14.4倍，表明该复合材料具有优异的光解水制氢性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.光催化剂，其特征在于：
所述光催化剂为CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料，A为整数。
2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于：
CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料中，CdIn2S4和ZnS的摩尔比为1：(4-14)。
3.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于：
A为4、8、12或14。
4.光催化剂制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-3任一项所述的光催化剂，包括以下步骤：
S1:采用一步水热合成法，将二水合醋酸锌、二水合乙酸镉、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺加入超纯水中，搅拌25-35min，得混合液；
S2:将步骤S1得到的混合液转移到反应釜中，以130-150℃水热处理22-26h，得到淡黄色沉淀；
S3:对步骤S2得到的淡黄色沉淀进行离心、洗涤、分离后，干燥22-26h，合成CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料，作为光催化剂。
5.根据权利要求4所述的光催化剂制备方法，其特征在于：
步骤S1中，二水合醋酸锌、二水合乙酸镉、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺的摩尔比为(2-7)：0.5：1：(6-16)。
6.根据权利要求4所述的光催化剂制备方法，其特征在于：
步骤S1中，二水合醋酸锌、二水合乙酸镉、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺的摩尔比为6：0.5：1：14。
7.根据权利要求4所述的光催化剂制备方法，其特征在于：
步骤S1中，超纯水为10-14mL；
步骤S2中，反应釜为25mL的聚四氟乙烯内衬的高压釜。
8.根据权利要求4所述的光催化剂制备方法，其特征在于，步骤S3包括：
对步骤S2得到的淡黄色沉淀以7500-8500r/min转速离心4-6min，用去离子水和乙醇各洗涤2-4次，分离表面杂质后，送入70-90℃烘箱干燥22-26h，合成CdIn2S4/AZnS异质结纳米材料，作为光催化剂。
9.采用如权利要求1-3任一所述的光催化剂或如权利要求4-8任一所述的光催化剂制备方法所制备的光催化剂作为光催化分解水制氢的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，采用如权利要求1-3任一所述的光催化剂或如权利要求4-8任一所述的光催化剂制备方法所制备的光催化剂作为光催化分解水制氢时，采用0.30-0.40M Na2S和0.20-0.30M Na2SO3作为牺牲剂。
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN105964275A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-09-28 | 齐齐哈尔大学 | CuS/CdIn2S4/ZnIn2S4复合光催化剂的微波辅助一步合成方法 |
| CN106006700A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-10-12 | 福建省长汀金龙稀土有限公司 | 一种制备1～2μm氧化镥铈共沉物的方法 |
| 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 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HU XU等: "Facile synthesis of ZnS–CdIn2S4-alloyed nanocrystals with tunable band gap and its photocatalytic activity", 《JOURNAL OF LUMINESCENCE》, vol. 135, pages 47 - 54 * |
| 于耀光: "多孔ZnS-CdIn2S4固溶体光催化剂制备及制氢性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, no. 02, pages 014 - 297 * |
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