[發明專利]一種硫銦鋅/鈮酸鈣鉀二維異質結復合光催化材料的制備方法與用途

有效

• 申請號: 202010646999.2
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111871430B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 李娣;張乾曉;姜德立
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;C01B32/40
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• 代理人: 暫無信息

本發明屬于無機功能材料及其制備領域，具體說是一種硫銦鋅/鈮酸鈣鉀二維納米片異質結復合光催化材料(ZnIn₂S₄/KCa₂Nb₃O₁₀)的制備方法與用途。采用低溫水熱法制備具有緊密二維?二維界面的ZnIn₂S₄/KCa₂Nb₃O₁₀異質結復合光催化劑。所開發材料展現出優異的可見光催化還原CO₂活性，最佳比例產物即ZnIn₂S₄質量分數為20％，活性達4.69μmol·g^?1·h^?1，為純相ZnIn₂S₄納米片、KCa₂Nb₃O₁₀納米片的12.31倍和1.95倍。本方法簡便可行，易于重復，所制備產物性能優異，在光催化還原CO₂領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種硫銦鋅/鈮酸鈣鉀二維異質結復合光催化材料的制備方法與用途，屬于無機功能材料制備及光催化技術領域。

技術背景

隨著工業的不斷進步，環境污染問題日益凸顯，尤其是CO₂氣體的排放量與日俱增，所引起的溫室效應不斷威脅著人類未來的發展。利用基于太陽能的光催化技術將CO₂轉化為高附加值化學品被認為是解決上述問題的有效途徑。因此，高效光催化劑的開發具有重要意義。近年來，二維(2D)納米片半導體材料因其具有較大的比表面積，充足的活性位點和較短的載流子遷移路徑被認為是構建高效CO₂光催化還原系統的理想材料。其中，作為典型的Dion-Jacobson(DJ)相鈣鈦礦氧化物，KCa₂Nb₃O₁₀納米片材料具有與碳基化合物的生成電位相匹配的能帶結構、較強的光生電子還原能力以及優異的穩定性，已成為目前光催化領域研究的熱點。然而，純相KCa₂Nb₃O₁₀納米片帶隙能較寬(～3.4eV)，只能響應紫外光，并且其光生載流子復合率高，嚴重限制其光催化活性。因此，擴展KCa₂Nb₃O₁₀納米片基光催化劑光響應范圍，同時實現高效載流子分離，是實現其高效催化的關鍵問題。

近年來，通過構建異質結構來提高光催化材料CO₂還原活性已被人們廣泛研究。相較于其他維度異質結光催化體系，2D-2D異質結具有更大的接觸面積、更快的載流子分離遷移速率，因而受到廣泛關注。三元硫屬化合物ZnIn₂S₄納米片具有良好的載流子分離能力及可見光吸收性能，但是其光催化穩定性較差。利用其與KCa₂Nb₃O₁₀納米片構建2D-2D異質結，不僅可以有效促進KCa₂Nb₃O₁₀的光吸收能力，同時增強ZnIn₂S₄的穩定性，更利于促進光生載流子分離，提高光催化劑CO₂還原活性。

然而，目前關于成功制備2D-2D ZnIn₂S₄/KCa₂Nb₃O₁₀異質結光催化劑的方法仍鮮有報道。

發明內容

本發明目的是提供一種新的在低溫條件下，以簡單易行的水熱法合成ZnIn₂S₄/KCa₂Nb₃O₁₀二維納米片異質結復合光催化材料的方法。

本發明通過以下步驟實現：