[發明專利]以藻類生物為模板制備ZnIn2S4光催化劑的方法

無效

• 申請號: 201310469015.8
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103506135A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 王家強;閆智英;毛玫清
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種模板法制備ZnIn₂S₄光催化劑的方法，屬可見光光催化劑制備技術領域，具體涉及以藻類生物組織為模板制備ZnIn₂S₄光催化劑的方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展，?能源的短缺與生態環境的污染已經嚴重地威脅到了人類的生存和發展。半導體光催化材料因其在污染物如苯酚、染料等降解處理，光催化分解水制氫，染料敏化太陽能電池等諸多領域的廣泛應用和在解決環境污染與能源短缺方面表現出巨大的潛力而成為世界科學家研究的熱點。

ZnIn₂S₄三元硫化物因其禁帶寬度較窄，在可見光區有較強吸收，作為一類新型的光催化材料，在光解水和降解有機污染物方面得到了廣泛的研究。但是，目前ZnIn₂S₄的可見光催化活性仍然較低，如何提高ZnIn₂S₄的光催化活性是目前和今后需要解決的問題。研究表明，除ZnIn₂S₄組成、結構外，它的形貌、比表面積也是影響其光催化性質的重要因素。通常ZnIn₂S₄多采用水（或溶劑）熱法制備，而其中模板劑的使用是為催化劑提供多形貌、高比表面積的制備途徑。如專利號為：CN201210454845.9的中國發明專利“一種生物分子輔助合成ZnIn₂S₄空心花球的方法”和?專利號為：CN201210334087.7的中國發明專利“一種分級花狀ZnIn₂S₄三元化合物的制備方法”均采用水熱法，使用了生物分子L-半胱氨酸為硫源和表面活性劑。專利號為：CN201210369709的中國發明專利?“一種多孔ZnIn₂S₄光催化劑的制備方法”采用了微波水熱法，以溴代烷基吡啶作模板。但是這些合成的ZnIn₂S₄多以納米粒子、微球居多，比表面積很小，從而抑制了半導體光催化材料的光催化效果。生物模板由于具有資源豐富、形貌多樣、成本低、無污染、容易去除等特點，已用于二元氧化物、硫化物材料的制備中，其具有特殊生物精細結構的形貌賦予了材料新的性能，但目前沒有采用藻類生物模板制備ZnIn₂S₄光催化劑的文獻報道。?

發明內容

本發明針對現有技術制備ZnIn₂S₄光催化劑比表面積小，形貌單一，可見光催化活性低的問題，提供一種生物組織模板制備ZnIn₂S₄光催化劑的方法，以便更好的利用自然界提供的豐富資源。本發明特征是生物模板資源豐富、形貌多樣、成本低、工藝簡單、穩定可靠，能精確復制生物模板的外部形態，產品光催化效果好。

本發明的技術方案是首先對藻類模板進行預處理，再通過溶劑熱反應，最后是高溫煅燒去除模板得到ZnIn₂S₄材料。

現詳細說明本發明的技術方案。

第一步藻類模板預處理。

將采集的藻類生物用蒸餾水清洗干凈，浸泡在濃度為3～5?mol／Ｌ的鹽酸溶液中12～24小時，以除去其中的膠質和無機鹽，然后用乙醇、蒸餾水清洗干凈，常溫晾曬干燥。

第二步溶劑熱反應。

將預處理后的藻類生物組織模板劑與一定配比的鋅鹽、銦鹽和硫源加入到混合醇溶劑中，于室溫下攪拌均勻，轉移至聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜中，在120～180℃下溶劑熱反應10～18h，洗滌，常溫干燥，即得到ZnIn₂S₄沉淀。

第三步高溫煅燒去除模板得到產物。

將ZnIn₂S₄沉淀放入管式爐，通入高純氮氣氣氛下煅燒，燒結溫度為300～500℃，燒結時間為3～5?h，然后自然冷卻，得到ZnIn₂S₄光催化劑。

所述的藻類模板為藍藻、黑藻、綠藻等水生藻類。

所述鋅鹽、銦鹽和硫源的摩爾比1:2:（5～9），所述鋅鹽為硝酸鋅，銦鹽為硝酸銦，硫源為硫代乙酰胺。

所述的混合醇溶劑為乙醇和乙二醇任意比組成。

所述的鋅鹽、銦鹽和硫源等溶質的百分含量為2%?～5%。