[發(fā)明專利]一種硫化鎘/鎢酸鎳復(fù)合可見光催化劑、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010984977.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN111974417B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王安慰;萬玉山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/049
• 分類號(hào): B01J27/049;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤;梅洪玉

一種硫化鎘/鎢酸鎳復(fù)合可見光催化劑、制備方法及應(yīng)用，屬于半導(dǎo)體光催化納米材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種硫化鎘/鎢酸鎳復(fù)合可見光催化劑的制備方法。本發(fā)明方法通過構(gòu)造NiWO₄與CdS異質(zhì)結(jié)構(gòu)，保留材料的氧化還原能力，抑制光生載流子的復(fù)合，有效增強(qiáng)了復(fù)合材料的光催化活性，使其在可見光照射下表現(xiàn)出優(yōu)越的光催化活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光催化納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硫化鎘/鎢酸鎳復(fù)合可見光催化劑的制備及應(yīng)用。

背景技術(shù)

光催化技術(shù)通過生產(chǎn)可再生燃料、降解和礦化有毒污染物來緩解能源枯竭及生態(tài)環(huán)境破壞等問題，有著巨大的應(yīng)用前景。一方面，利用半導(dǎo)體光催化材料可以將低密度的太陽能轉(zhuǎn)化為高密度的化學(xué)能(光催化分解水制氫)或者電能(染料敏化太陽能電池)；另一方面，利用半導(dǎo)體材料激發(fā)產(chǎn)生的光生電子和空穴的氧化還原活性，用于工業(yè)廢水和有機(jī)污染物的治理。

硫化鎘(CdS)是Ⅱ-Ⅵ族中一種典型的直接帶隙窄禁帶半導(dǎo)體材料，室溫下體相CdS的帶隙寬度為2.42eV。高純的硫化鎘是性能良好的半導(dǎo)體，對(duì)可見光有強(qiáng)烈的光電響應(yīng)。但是，CdS在可見光光反應(yīng)過程中容易產(chǎn)生光腐蝕現(xiàn)象，而且較高的光生電子和空穴的再結(jié)合率限制了CdS在光催化中的廣泛應(yīng)用。

近年來，由于Bi₂WO₆、CuWO₄、CoWO₄和NiWO₄等許多鎢酸鹽因其帶隙能窄、優(yōu)異的光學(xué)性能和光催化活性引起人們的廣泛研究。作為鎢酸鹽家族的一員，鎢酸鎳(NiWO₄)具有窄帶隙能(2.6eV)，且具有一定氧化分解多種有機(jī)物的能力而被認(rèn)為擁有廣闊前景的光催化劑，但由于其高的電子-空穴復(fù)合率，純鎢酸鎳的光催化活性依然很低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：基于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種硫化鎘/鎢酸鎳復(fù)合可見光催化劑的制備方法。本發(fā)明方法通過構(gòu)造NiWO₄與CdS異質(zhì)結(jié)構(gòu)，抑制光生載流子的復(fù)合，保留了材料的氧化還原能力，有效增強(qiáng)了復(fù)合材料的光催化活性，使其在可見光照射下表現(xiàn)出優(yōu)越的光催化活性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種硫化鎘/鎢酸鎳復(fù)合可見光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)鎢酸鎳的制備：在去離子水中分別加入硝酸鎳和鎢酸鈉，攪拌2～3h，將得到的鎢酸鈉溶液滴加到硝酸鎳溶液中，繼續(xù)攪拌2～3h，將混合溶液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜內(nèi)，170～190℃水熱反應(yīng)16～24h，冷卻，抽濾，洗滌，烘干，置入馬弗爐中，700℃煅燒3～5h，得到鎢酸鎳；

(2)硫化鎘/鎢酸鎳復(fù)合光催化劑的制備：將鎢酸鎳加入乙二醇中，攪拌0.5～1h，接著加入乙酸鎘，超聲0.5～1h，再加入硫代乙酰胺和聚乙烯吡咯烷酮，繼續(xù)攪拌0.5～1h，將混合溶液轉(zhuǎn)至水熱反應(yīng)釜中，80～120℃反應(yīng)24～36h，將水熱反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，對(duì)得到的溶液進(jìn)行抽濾，洗滌，烘干，即得硫化鎘/鎢酸鎳復(fù)合可見光催化劑。

本發(fā)明方法采用兩步法將顆粒狀的硫化鎘負(fù)載在鎢酸鎳上。

進(jìn)一步地，步驟(1)所述的混合溶液中硝酸鎳和鎢酸鈉的摩爾比為1:1。

進(jìn)一步地，步驟(2)中乙酸鎘、硫代乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮與鎢酸鎳的摩爾比為1:1:3:1～5。

進(jìn)一步地，步驟(2)中乙酸鎘、硫代乙酰胺和聚乙烯吡咯烷酮與乙二醇液體的固液體積比為1:50～70。

上述方法制備的硫化鎘/鎢酸鎳復(fù)合可見光催化劑用于光催化降解染料廢水，具體的應(yīng)用方法為：

(1)、稱取一定量的孔雀石綠粉末，配制20mg/L孔雀石綠溶液；