[發明專利]一種ZnO/InOOH異質Z型光催化材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010043915.6
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111111639B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 馬晶;段銀利;薛娟琴;張玉潔;代佳楠
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B01J23/08
• 分類號: B01J23/08;B01J35/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種ZnO/InOOH異質Z型光催化材料，ZnO能帶邊緣：Esubgt;CB/subgt;＝?0.31eV,Esubgt;VB/subgt;＝+2.89eV，InOOH能帶邊緣：Esubgt;CB/subgt;＝?0.29eV,Esubgt;VB/subgt;＝+3.21eV，二者匹配形成Z型ZnO/InOOH光催化體系。其制備步驟：1)將鋅鹽和銦鹽溶解于水中得到混合鹽溶液；2)在攪拌條件下，將沉淀劑溶液滴入所述混合鹽溶液中反應至pH值為9～9.5得到反應體系混合溶液；3)將所述反應體系混合溶液轉移至高壓反應釜進行水熱反應；4)將水熱反應產物冷卻到室溫，離心、洗滌并干燥，得到ZnO/InOOH異質Z型光催化材料。本發明ZnO/InOOH異質Z型光催化材料的復合粉體顆粒小，重復利用率高，分散性好，光催化效率高，且合成方法簡單，易操作，反應成本低。

技術領域

本發明屬于光催化降解染料廢水技術領域，特別涉及一種ZnO/InOOH異質Z型光催化材料及其制備方法。

背景技術

半導體光催化材料由于在太陽能的能量轉換和催化降解方面的獨特性能，得到了來自不同領域科研工作者的廣泛關注。雖然根據目前的研究進展己知ZnO有相對較高的光催化活性或光催化降解速度，但是，由于禁帶寬度較大，限制了ZnO類光催化材料對太陽光的利用率。目前很多方法被用來提高ZnO的可見光利用率和光催化效率，如金屬/非金屬摻雜、貴金屬負載、異質結構建和與碳材料復合等，這些策略在提高光催化劑的光催化效率中，涉及到如何兼顧太陽光利用和光生空穴和電子氧化還原能力兩者之間的平衡.通常，半導體禁帶寬度越窄，半導體的光譜響應范圍越寬、太陽光利用越多，但光生空穴和電子氧化還原能力越弱.因此，想要提高ZnO的光催化性能，應考慮以下兩個方面的平衡：即降低帶隙寬度，拓展半導體的光譜響應范圍；與之同時使價帶電位更正,導帶電位更負之間的平衡。然而，這兩個點是相互矛盾的，因此很難在單組分光催化劑中同時實現這兩點。

然而，Z型光催化材料可以同時滿足這兩點要求，即：降低半導體的帶隙，同時使導帶更負，價帶更正，因為Z光催化系統利用了兩種半導體的優勢，其電荷轉移機制類似于自然界中綠色植物的光合作用，其中的載流子傳輸途徑包括兩步激發，類似于英文字母“Z”，Z型光催化材料因此而得名.Z型光催化材料既能保留較高還原能力的光生電子和又能保留較高氧化能力的光生空穴，由于Z型光催化材料特有的優點，在光催化領域的應用越來越廣泛。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，解決環境污染問題，本發明的目的在于提供一種ZnO/InOOH異質Z型光催化材料及其制備方法，其成本低，去除效率高，處理時間短，無二次污染；本發明的另一個目的是為構建高效Z型光催化體系提供一種新的引入導電通道的方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種ZnO/InOOH異質Z型光催化材料，ZnO能帶邊緣：E_CB＝-0.31eV,E_VB＝+2.89eV，InOOH能帶邊緣：E_CB＝-0.29eV,E_VB＝+3.21eV，二者匹配形成Z型ZnO/InOOH光催化體系。

優選地，所述ZnO對應XRD標準卡中的PDF#36-1451和PDF#21-1486兩種形式。

優選地，ZnO與InOOH的摩爾比為1:(1～5)，尤其是1:1；1:2；1:3；1:4；1:5時均可產生ZnO/InOOH異質Z型光催化材料，完全反應時摩爾比約為1：2。

所述ZnO呈現圓柱狀，InOOH呈現立方塊狀。

本發明還提供了所述ZnO/InOOH異質Z型光催化材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將鋅鹽和銦鹽溶解于水中得到混合鹽溶液；

2)在攪拌條件下，將沉淀劑溶液滴入所述混合鹽溶液中反應至pH值為9～9.5得到反應體系混合溶液；