[發明專利]一種缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑及制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010652003.9
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111790404B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 李貞子;周衛;武佳星;王世杰
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J35/08;B01J35/10;C01B3/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王磊

本發明公開了一種缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑及制備方法與應用，其制備方法為將ZnIn₂S₄微球在氫氣氛圍下加熱至90～120℃進行熱處理獲得缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑。本發明提供的缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑能夠拓寬催化劑的光吸收范圍，提升光生電子和空穴對分離效率進而提高光催化效率。

技術領域

本發明涉及光催化劑的制備方法和使用方法，具體涉及一種缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑及制備方法與應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

當今世界面臨著能源短缺的危機，環境問題已經成為人類文明進一步發展的障礙。在解決能源問題上，半導體光催化是近些年發展起來的，其分解水制氫是一個非常有前途的技術。在眾多半導體光催化劑中，ZnIn₂S₄作為一種三元金屬硫族化合物，典型的可見光響應型光催化劑，具有可調節的帶隙和較寬的光吸收范圍的優勢，使得近年來在光催化領域得到了廣泛的應用。在可見光范圍內對太陽能的有效光學吸收也使得ZnIn₂S₄成為一種有前途的、環保且可見光驅動的用于清潔能量轉換光催化劑。ZnIn₂S₄在制氫方面有很大的優勢，但是，本發明的發明人研究發現，現有ZnIn₂S₄存在產氫效率低的缺陷。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的是提供一種缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑及制備方法與應用，能夠拓寬催化劑的光吸收范圍，提升光生電子和空穴對分離效率進而提高光催化效率。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一方面，一種缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑的制備方法，將ZnIn₂S₄微球在氫氣氛圍下加熱至90～120℃進行熱處理獲得缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑。

本發明通過實驗發現，當采用氫氣在90～120℃對ZnIn₂S₄微球進行熱處理后，使得ZnIn₂S₄微球的比表面積變大，從而增加表面的活性位點，從而增加產氫性能，而當氫氣在80℃處理時，ZnIn₂S₄微球的比表面積變小，降低其產氫性能，而當氫氣在120℃以上處理時，會導致ZnIn₂S₄微球分解，從而無法獲得ZnIn₂S₄微球。

另一方面，一種缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑，由上述制備方法獲得。

第三方面，一種上述缺陷型硫銦鋅微球可見光催化劑在光解水制氫氣中的應用。

第四方面，一種光解水制備氫氣的方法，向含有水、乳酸和氯鉑酸的體系中加入上述缺陷型硫銦鋅微球，進行光照處理。

本發明的有益效果為：

本發明以低溫表面氫化制得的缺陷型ZnIn₂S₄微球可見光催化劑具有良好的產氫性能，而現有技術制得的ZnIn₂S₄光催化劑產氫性能較差，能夠提升2倍多，并且通過循環多次測試發現仍然具有良好的穩定性。這種微球結構的催化劑具有較大的比表面積和豐富的表面活性位點，通常表現出優于體相材料的光催化性能，并且氫化之后能夠產生表面缺陷。另外這種結構增大了與催化劑的接觸面積，大幅度提升產氫性能。