[發明專利]具有可見光響應的摻雜中空硫化鋅光催化劑及其制備方法無效

申請號：	200910068690.3	申請日：	2009-04-30
公開（公告）號：	CN101543785A	公開（公告）日：	2009-09-30
發明（設計）人：	宋立民	申請（專利權）人：	天津工業大學
主分類號：	B01J27/04	分類號：	B01J27/04;B01J27/12;B01J27/122;B01J37/00;A61L9/18;A61L9/20;C02F1/30;C02F1/32;C02F101/30;C02F101/20
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搜索關鍵詞：	具有可見光響應摻雜中空硫化鋅光催化劑及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種光催化劑，特別是涉及一種具有可見光響應的光催化劑。

本發明還涉及上述催化劑的制備方法。

本發明還涉及上述催化劑的用途。

背景技術

硫化鋅是一種重要的寬禁帶半導體(Eg＝3.6eV)。它是最早發現的半導體之一，也是在電子工業上有著廣泛應用的最重要的材料之一。硫化鋅摻雜金屬時，在紫外光、X射線、陰極射線、電子流激發下有很好的發光性能，使得其在發光二極管、平板顯示器的有效磷光體上有著廣泛地應用。硫化鋅有著高的折光系數(2.27)，具有優異的光透射性，使得其在工作于可見光到近紅外區的光子晶體器件上也有用武之地。硫化鋅在室溫下有兩種結構異形體，即六方的纖鋅礦結構和立方的閃鋅礦結構。另外，納米中空結構材料由于其特殊的物理性質，在催化劑、光子晶體和可控緩釋技術上具有潛在的應用價值，因而引起了人們廣泛的研究興趣。

發明內容

本發明的意義在于提供一種具有可見光響應的光催化劑，這種摻雜中空硫化鋅光催化劑，既能有效的被可見光激發，又能保持良好的穩定性和較高的催化活性，同時制備工藝簡單、成本低廉。

本發明提供的光催化劑是由納米中空硫化鋅和鎘離子、亞銅離子中的一種組成，其特征在于該催化劑是由中空硫化鋅與鎘離子或亞銅離子中的一種成份混合而成。鋅離子和其它金屬離子的摩爾比為1:0.001～1，中空硫化鋅粒子直徑在5個納米到10微米之間。

本發明的具有可見光響應的摻雜硫化鋅光催化劑的制備方法如下：

中空硫化鋅的制備：將一定量的納米氧化鋅溶于300毫升0.1～3摩爾/升硫化鈉水溶液中，在室溫下超聲攪拌24小時，將沉淀抽濾洗滌后，在80℃真空干燥6小時得到然后硫化鋅/氧化鋅核殼結構。將一定量的硫化鋅/氧化鋅超聲分散在100毫升去離子水中，用pH值為0.5的鹽酸調節上述溶液pH值到4，在室溫下超聲攪拌6小時得到中空硫化鋅粒子，將粒子抽濾洗滌后真空80℃干燥6小時得到最終產物。

摻雜中空硫化鋅的制備：將一定量的氯化鎘或氯化亞銅溶于一定量的氨水中，并稀釋該溶液到100毫升，將一定量的中空硫化鋅粒子加入到上述溶液中，保持鋅離子和鎘或亞銅離子的摩爾比為1:0.001～1，超聲攪拌1小時得到鎘或亞銅離子摻雜的中空硫化鋅光催化劑。

本發明的具有可見光響應的光催化劑可用于空氣、廢水、地表水及飲用水中的有機污染物和重金屬離子的光催化處理。

在可見光輻射下降解亞甲基藍的光催化活性測試具體方法和條件如下：

催化劑的光催化氧化活性是在自制的光催化反應器中進行。采用300W氙燈(λ>420nm)為輻射光源，反應液為250毫升10毫克/升的亞甲基藍水溶液，催化劑加入量為1.0克。在劇烈的攪拌下每隔30分鐘抽取少量反應液，在665nm處測定溶液吸光度。再根據亞甲基藍的濃度～吸光度標準曲線確定溶液濃度。

具體實施方案

實施方案1

將1摩爾的納米氧化鋅溶于300毫升1摩爾/升的硫化鈉溶液中，超聲攪拌24小時后，收集沉淀，用去離子水洗滌多次，在80℃真空干燥6小時得到硫化鋅/氧化鋅沉淀。取5克硫化鋅/氧化鋅粒子分散在100毫升去離子水中，用pH值為0.5的稀鹽酸調節體系pH值到4，室溫超聲攪拌6小時，得到中空硫化鋅。將1毫摩爾的氯化鎘溶于100毫升去離子水中，并加入5毫摩爾的氨水，常溫超聲攪拌0.5小時后，得到鎘摻雜的中空硫化鋅光催化劑。

實施方案2

將實施方案1中的氯化鎘變為氯化亞銅，其它條件不變。

實施方案3

將實施方案1中的氯化鎘變為10毫摩爾，其它條件不變。

實施方案4

將實施方案1中的氯化鎘變為0.1摩爾，其它條件不變。

實施方案5

將實施方案1中的1毫摩爾氯化鎘變為10毫摩爾氯化亞銅，其它條件不變。

實施方案6

將實施方案1中的1毫摩爾氯化鎘變為0.1摩爾氯化亞銅，其它條件不變。

實施方案7

將實施方案1中的硫化鈉濃度變為2摩爾/升，其它條件不變。