[發明專利]一種ZnSe同質異相結材料及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202110257345.5
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113913941B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 孫徑;郭國聰;徐忠寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/48
• 分類號: C30B29/48;C30B29/60;C30B7/14;C30B7/10;B82Y30/00;B82Y40/00;B01J27/057;C01B3/04
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 張琦

本申請公開了一種ZnSe同質異相結材料及其制備方法、應用。所述ZnSe同質異相結材料由一維棒狀的六方相的(001)面與顆粒狀的立方相的(111)面連接而成。其制備方法無需后熱處理，工藝過程簡單，能耗低、成本低、易于放大，具有很好的應用潛力。該ZnSe同質異相結界面處晶格高度匹配，實現了光生載流子的高效分離，從而顯著提高其在可見光下的光催化性能，可應用于光催化分解水制氫、降解有機污染物或光催化選擇性氧化醇類。

技術領域

本申請涉及一種ZnSe同質異相結材料及其制備方法、應用，屬于光催化材料領域。

背景技術

光催化的研究最早始于上世紀七十年代，日本科學家Fujishima和Honda在TiO₂半導體電極上發現光電分解水產氫的現象后，國內外科學家開始關注了光催化的研究。目前，無機半導體的光催化反應總的能量轉化效率仍然較低，主要受限于兩方面：一方面，太陽能利用率低；另一方面，電子-空穴對的復合嚴重導致電荷分離效率低。而解決的關鍵仍在光催化材料上，因此國內外學者在提高光催化劑的光量子效率方面做了大量的研究工作：如通過離子摻雜、相結、異質結、p-n結等多種方式構筑內建電場，以增強電子空穴的分離效率。其中，硫屬化合物是一類重要的半導體光催化材料，其因較高的導帶位置和較好的寬光譜響應等特性，而受到了廣泛的關注。在眾多已報道的可見光光催化材料中，ZnSe因其獨特的晶體結構和光譜響應范圍，且表現出了良好的可見光光催化性能，展現出了較好的光催化應用前景。考慮到ZnSe具有立方相(閃鋅礦)和六方相(纖鋅礦)兩種晶相，其中六方相的(001)面和立方相的(111)面是等效晶面，滿足晶格匹配的要求，并且兩種晶面，從理論上分析可以實現Type-II能帶排列，因此構筑ZnSe閃鋅礦-纖鋅礦的異相結可有效增強其電荷分離效率。但目前已報道的異相結，大多采用熱處理的合成策略，在高溫加熱過程中可能產生缺陷，反而會影響載流子的電荷分離。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有內建電場的ZnSe同質異相結材料及其制備方法和應用。該材料的制備方法簡單，成本低，易于放大，并且材料的異相結結構很好的提高了其光生載流子分離的效率及其光催化活性。

根據本申請的第一方面，提供一種ZnSe同質異相結材料。該ZnSe同質異相結材料由閃鋅礦相的ZnSe和纖鋅礦相的ZnSe通過相結連接而成，形貌是一維棒狀。該ZnSe同質異相結界面處晶格高度匹配，實現了光生載流子的高效分離，從而顯著提高其在可見光下的光催化性能。

一種ZnSe同質異相結材料，所述ZnSe同質異相結材料由一維棒狀的六方相的(001)面與顆粒狀的立方相的(111)面連接而成。

可選地，所述ZnSe同質異相結材料整體呈一維棒狀。

可選地，所述ZnSe同質異相結材料整體呈火柴棒狀。

可選地，所述ZnSe同質異相結材料直徑為45-75nm，長度0.25-1.25μm；

可選地，所述ZnSe同質異相結材料直徑為55-65nm，長度0.5-1μm。

其中，直徑指一維棒狀的直徑，即六方相(纖鋅礦)納米棒的直徑；長度指納米棒的長度，即六方相(纖鋅礦)的長度。

根據本申請的第二方面，提供一種ZnSe同質異相結材料的制備方法。所采用的制備方法無需后熱處理，制備簡單，成本低，易于放大。

上述ZnSe同質異相結材料的制備方法。

一種ZnSe同質異相結材料的制備方法，將含有鋅前驅體、Se單質、水合肼、有機胺試劑、水的混合物置于密閉容器中，反應，得到所述ZnSe同質異相結材料。

可選地，所述水合肼、有機胺試劑、水的體積比為1-6：1：1。

可選地，所述水合肼、有機胺試劑、水的摩爾比為2-5：1：1。