[發(fā)明專利]一種核殼結(jié)構(gòu)硫化銦鎘@N-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110271094.6
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113019396B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李忠玉;周雨婷;盧紫薇;趙肖寒;梁倩;周滿;徐松;李霞章
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J27/24;B01J21/06;B01J35/08;B01J37/08;B01J37/10;C02F1/30
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王志慧

本發(fā)明屬于光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核殼結(jié)構(gòu)硫化銦鎘@N?二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法。包括NH₂?MIL?125(Ti)的制備、NH₂?MIL?125(Ti)衍生的N?TiO₂的制備，通過控制反應(yīng)時間，反應(yīng)物的加入量，使得CdIn₂S₄沿著N?TiO₂外延原位生長，形成CdIn₂S₄花片包裹著N?TiO₂圓板，得到核殼結(jié)構(gòu)的硫化銦鎘@N?二氧化鈦復(fù)合光催化劑，對羅丹明B有機(jī)物有很好的光催化降解效果。本發(fā)明的有益效果是：該制備方法簡單，便于操作，且制備條件較好控制，所制備的硫化銦鎘@N?二氧化鈦復(fù)合光催化劑有較好的光催化降解活性和穩(wěn)定性，具有一定應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化納米材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種核殼結(jié)構(gòu)硫化銦鎘@N-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，與能源和環(huán)境相關(guān)的問題變得越來越受人們的關(guān)注，開發(fā)清潔和可再生能源顯得至關(guān)重要。通過使用太陽能光催化水分解來生產(chǎn)氫的這類清潔可再生的技術(shù)在不斷發(fā)展。迄今為止，專家學(xué)者們已經(jīng)探索了各種半導(dǎo)體材料，包括金屬氧化物，硫化物，氧化氮化物和無金屬半導(dǎo)體等用于光催化降解。在已經(jīng)報道的各種光催化劑中，金屬硫化物由于其在可見光區(qū)域的強吸收性而被認(rèn)為是光催化制氫的良好候選物；作為還原性光催化劑，硫化銦鎘(CdIn₂S₄)具有與可見光吸收相對應(yīng)的合適的帶隙(2.34-2.48eV)、較高的CB位置等優(yōu)勢，在污染物降解，二氧化碳還原、水分解等方面的光催化應(yīng)用一直是人們研究的熱點和潛在材料；此外，硫化銦鎘由于光生空穴的自氧化導(dǎo)致純的硫化銦鎘具有不穩(wěn)定性以及光生空穴與電子的快速復(fù)合導(dǎo)致光催化效率低，使硫化銦鎘的實際應(yīng)用面臨巨大挑戰(zhàn)。為了有效改善硫化銦鎘的光催化性能，本發(fā)明致力于制備合適材料與硫化銦鎘復(fù)合。

金屬有機(jī)框架材料(MOFs)是以金屬離子或金屬團(tuán)簇作為節(jié)點，有機(jī)配體作為連接體，通過節(jié)點與連接體自組裝而形成的有機(jī)無機(jī)雜化多孔晶態(tài)材料，具有較大的比表面積和孔道，同時具有結(jié)構(gòu)多樣性的特點。MOF通過熱解形成高度多孔的N或P摻雜的石墨化MOF衍生的納米材料。本發(fā)明在合成NH₂-MIL-125后對其進(jìn)行熱分解過程中，觀察到了衍生的N-TiO₂，MOF衍生的N-TiO₂光催化劑具有優(yōu)異的催化效果，但由于N-TiO2中的Ti-O簇在水中沒有足夠的穩(wěn)定性，當(dāng)其應(yīng)用在水環(huán)境中時，H₂O分子對Ti-O簇造成一定的破壞，嚴(yán)重影響材料的催化效果。

為了解決硫化銦鎘光催化效率低以及MOFs衍生物不穩(wěn)定性的問題，本發(fā)明先采用溶劑熱法合成MOF，將MOF煅燒得到MOF衍生物，通過原位生長將硫化銦鎘負(fù)載在N-TiO₂，控制反應(yīng)時間，反應(yīng)物的加入量等條件，使生成的CdIn₂S沿著N-TiO₂外延原位生長，形成CdIn₂S花片包裹著N-TiO₂圓板，得到殼核結(jié)構(gòu)，而該核殼結(jié)構(gòu)的形成可以有效地減弱H₂O分子對Ti-O簇的腐蝕，使得此結(jié)構(gòu)在水環(huán)境下具有優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的特性。本發(fā)明得到一種硫化銦鎘@N- 二氧化鈦復(fù)合光催化劑，在可見光光催化領(lǐng)域具有一定應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種硫化銦鎘@N-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法，制備方法簡單易行，且制備條件容易控制，所制備的硫化銦鎘@N-二氧化鈦復(fù)合光催化劑有較好的光催化降解活性，具有一定應(yīng)用前景。

本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種硫化銦鎘@N-二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備方法，包括以下步驟：