[發(fā)明專利]一種異質(zhì)結(jié)光催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710246895.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107029755B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勇平;耿鵬;呂慧丹;王吉祥;林劍飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/04
• 分類號(hào): B01J27/04;C02F1/30;C02F101/30
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本發(fā)明公開(kāi)了一種Ag₂S/SnS₂異質(zhì)結(jié)光催化劑及其制備方法。首先通過(guò)水熱法合成SnS₂納米片，再在含有SnS₂納米片的水溶液中加入銀離子，使其與二硫化錫發(fā)生離子交換反應(yīng)，得到Ag₂S/SnS₂異質(zhì)結(jié)復(fù)合光催化劑。Ag₂S納米顆粒與SnS₂納米片的結(jié)合明顯地增強(qiáng)了它們的光電性能與光催化性能，Ag₂S(8wt％)/SnS₂復(fù)合物，光生電密度是的SnS₂2倍。異質(zhì)結(jié)光催化降解甲基橙的活性顯然優(yōu)于Ag₂S和SnS₂納米片。該方法操作簡(jiǎn)便、條件溫和、產(chǎn)率高，所制備的SnS₂超薄納米片具有很高的光催化活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)楣獯呋⒐怆娀瘜W(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及二硫化錫異質(zhì)結(jié)光催化劑開(kāi)發(fā)及制備方法。

背景技術(shù)

SnS₂作為一種具有良好光電性的半導(dǎo)體材料，其直接禁帶寬度為1.91～2.4eV，而且二維層狀的SnS₂具有光學(xué)性質(zhì)各向異性和優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性。二維SnS₂納米片因其層間距比較大且有晶格空位，SnS₂還被用作光催化劑，分解有機(jī)污染物或廢水中的重金屬離子等，主要是因?yàn)楦呶庑浴o(wú)毒、抗氧化性與化學(xué)穩(wěn)定性高。雖然具有窄帶隙能的SnS₂可以高效利用可見(jiàn)光，光催化活性高，被視為一種極具應(yīng)用潛力的光催化劑；但是，SnS₂的光催化活性依然不夠高，且自身易發(fā)生分解。另外，光催化反應(yīng)后，SnS₂的再次重復(fù)收集比較困難。構(gòu)建含有SnS₂的異質(zhì)結(jié)復(fù)合半導(dǎo)體材料，是一種有效提高SnS₂光催化活性的途徑，便于解決其重復(fù)使用性的問(wèn)題。

硫化銀是一種窄帶隙的直接半導(dǎo)體，而且其帶隙值約為0.9～1.1eV，吸光系數(shù)特別高，被應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、光電導(dǎo)元件、光電設(shè)備的光敏薄膜、光敏涂料和紅外探測(cè)器等。特別地，Ag₂S因其帶隙比較窄而具有非常寬的吸收光譜，使其成為一種高效的半導(dǎo)體光催化劑材料。所以本專利中將Ag₂S作為助催化劑與SnS₂構(gòu)建異質(zhì)結(jié)催化劑，以提高SnS₂的光催化活性及穩(wěn)定性。希望其突出的性能可以在光催化領(lǐng)域有實(shí)際的應(yīng)用，有效解決現(xiàn)在社會(huì)環(huán)境污染問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種Ag₂S/SnS₂異質(zhì)結(jié)光催化劑及其制備方法，該方法操作簡(jiǎn)便、條件溫和、產(chǎn)率高，所制備的SnS₂超薄納米片具有很高的光催化活性。

具體步驟為：

(1)將0.1～10mmol四氯化錫和0.2～20mmol硫源加入到40mL的蒸餾水中，四氯化錫：硫源摩爾比為1：2，混合均勻后加入到容積為50mL的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中,110～180℃條件下反應(yīng)0.5～5天，自然冷卻至室溫后分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇各離心清洗2～3次，60℃真空干燥，得到SnS₂納米片；

(2)將步驟(1)合成的制的0.5g SnS₂納米片，投入500mL的燒杯中，量取300mL蒸餾水加入燒杯中，超聲分散3小時(shí)，形成均勻的黃色分散液；隨后量取0.01mol/L的Na₂S溶液1～10mL加入燒杯中，攪拌10分鐘后，再量取0.1mol/L的銀鹽溶液0.3～20mL，慢慢地逐滴加入燒杯中，30分鐘滴加完，仍然攪拌3小時(shí)，最后30℃恒溫2小時(shí)，得到褐色沉淀物，即為Ag₂S/SnS₂異質(zhì)結(jié)光催化劑。；

所述硫源為硫代乙酰胺(TAA)、硫粉、硫化鈉、硫化鉀、硫化銨、硫脲和硫代硫酸鈉中的一種。