[發(fā)明專利]硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111203231B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設計）人: 胡俊蝶;陳操;李長明
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J23/22;C01B3/04
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

本發(fā)明公開了一種硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料制備方法，包括：(1)將氯化鋅、四水合氯化銦和硫代乙酰胺與水和甘油混合，攪拌至分散均勻；(2)向得到的混合溶液中加入十面體釩酸鉍，攪拌，利用低溫溶劑熱法制備得到硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料。本發(fā)明還公開了由所述方法制備的硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料及其作為光催化劑在新能源領域中的應用。本發(fā)明的硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料，對光解水產氫具有很好的催化效果，可多次重復利用；且具有制備過程簡單、易于回收利用等優(yōu)點，在新能源領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及功能材料技術領域，具體涉及一種基于硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料，其制備方法及其在光解水產氫中的應用。

背景技術

目前，全球正逢能源高消耗時期，有限的化石燃料在不久的將來化石燃料將被完全耗盡，且根據(jù)專家預測在不到50年的時間內中國的石油儲備將消耗殆盡，因此，能源危機是目前我國乃至全球面臨的巨大難題。然而，太陽能是用之不盡取之不竭的，如何有效地將太陽能轉化成有用的化學能是科學家們研究的重點。隨著科學的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)在太陽光的作用下可以通過半導體材料將水分解為氫氣，這為新型清潔能源—氫能源的開發(fā)提供了有效的途徑，也是將太陽能轉化為化學能最有希望的途徑之一。

鉍類半導體是一類重要的光催化分解水產生氫氣的光催化材料，如鹵氧化鉍、釩酸鉍等。然而，單個半導體光催化劑由于其光生載流子較高的重組概率和有限的氧化還原電勢而大大限制了其光催化活性。構建具有異質結結構的納米復合材料可以有效地解決該難題，且可以根據(jù)半導體導帶和價帶的位置來調節(jié)復合材料的氧化還原電勢。因此，如何選取合適的半導體材料以及異質結的構建來開發(fā)新型清潔能源是本發(fā)明的研究重點。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料，該復合材料對可見光吸收效率高、催化效果好、性能穩(wěn)定、可便捷的重復多次利用，可應用于光解水產氫氣。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料制備方法，包括：

(1)將氯化鋅、四水合氯化銦和硫代乙酰胺與水和甘油混合，攪拌至分散均勻；

(2)向得到的混合溶液中加入十面體釩酸鉍，攪拌，利用低溫溶劑熱法制備得到硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料。

進一步地，步驟(1)中，水和甘油的體積比為5～10：1，使用鹽酸將pH調至1～4；氯化鋅、四水合氯化銦和硫代乙酰胺的質量比為1：2～3：1～2；攪拌時間為20～40分鐘。

進一步地，步驟(2)中，所述十面體釩酸鉍是以五水合硝酸鉍和偏釩酸銨為前驅體、稀硝酸為分散液利用水熱法合成的。

進一步地，合成十面體釩酸鉍時，所述五水合硝酸鉍和偏釩酸銨的質量比為1：3～5，稀硝酸中的硝酸含量為10％～15％，使用氨水調節(jié)pH至1～3；水熱反應的溫度為150～250℃，時間為20～30小時；反應結束后產物分別用水和乙醇洗滌2～4次，在50～70℃下真空烘干，烘干時間為4～8小時。

進一步地，步驟(2)中，所述十面體釩酸鉍的添加量為0.05～0.4mmol，攪拌5～30分鐘；低溫溶劑熱反應的溫度為60～100℃，時間為1～4小時。

進一步地，反應結束后，產物分別用水和乙醇洗滌2～4次，50～70℃下真空烘干，得到硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料。

本發(fā)明另一方面還提供了由所述的方法制備得到的硫化銦鋅/釩酸鉍復合材料。