[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體光催化劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110535034.0
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113509932A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫艷娟;肖磊;盛劍平;陳思;董帆
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)長三角研究院（湖州）
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J27/04;B01J35/00;B01J35/08;B01J37/10;C01B32/40
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄;廖祥文

本申請公開了一種半導(dǎo)體光催化劑的制備方法，包括以下步驟：S1.將含Zn前驅(qū)體和含In前驅(qū)體混合，接著加入水配成前驅(qū)體溶液，攪拌均勻，制得混合液a；S2.向步驟S1制得的混合液a中加入Cu化合物并攪拌均勻，制得混合液b；S3.向步驟S2制得的混合液b中加入表面活性劑并攪拌均勻，制得混合液c；S4.向步驟S3制得的混合液c中加入含S前驅(qū)體，攪拌均勻后經(jīng)過水熱反應(yīng)得到固體混合物，經(jīng)離心洗滌后烘干，制得催化劑。本申請所公開的Cu摻雜ZnIn₂S₄半導(dǎo)體光催化劑的可見光還原CO₂至CO的性能是未摻雜ZnIn₂S₄光催化劑的13.7倍。另外，本申請?zhí)峁┑闹苽浞椒l件溫和，操作簡單，利于其大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地說，涉及一種半導(dǎo)體光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

通過光催化的技術(shù)，將CO₂還原成有用的有機燃料是解決環(huán)境問題和能源危機的一石二鳥的方法。半導(dǎo)體光催化，將太陽光作為能源，是一種綠色、可持續(xù)的技術(shù)，同時也兼具反應(yīng)條件要求低、高應(yīng)用潛力的優(yōu)點，在還原CO₂以解決環(huán)境和能源問題方面有著廣闊的應(yīng)用前景。雖然半導(dǎo)體光催化技術(shù)的發(fā)展十分迅速，但目前發(fā)展的光催化材料仍然存在各種缺點以致難以滿足實際的需求。光催化還原CO₂的催化劑，由于其光譜響應(yīng)范圍過窄、有效的光生電荷-空穴分離少、還原性能不足，或者表面反應(yīng)活性位點稀少，從而導(dǎo)致CO₂的光還原效率非常低，遠不足以在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。光催化還原CO₂的技術(shù)要想得到進一步的發(fā)展，以上的幾個方面必須得到突破。

ZnIn₂S₄，作為三元硫化物AB_mC_n(A＝Cu,Ag,Zn,Cd,等.；B＝Al,Ga,In；C＝S,Se,Te)的其中之一，由于其優(yōu)異的光催化性能以及化學(xué)穩(wěn)定性，引起了研究者的關(guān)注。更重要的是，ZnIn₂S₄合適的價導(dǎo)帶位置和禁帶寬度為光催化將CO₂還原為碳化合物燃料提供了可能性。然而，目前報道的純ZnIn₂S₄體相材料光催化還原CO₂效率還未達到理想效果，當(dāng)前急需通過改性手段提高ZnIn₂S₄的光催化性能。

因此，發(fā)明一種能利用ZnIn₂S₄的半導(dǎo)體光催化劑不僅能打破目前多數(shù)半導(dǎo)體光催化劑光催化效率和選擇性不令人滿意的格局，在方法學(xué)研究上具有理論意義上，還具有廣泛的應(yīng)用前景，實現(xiàn)工業(yè)化實施產(chǎn)生較大經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服目前多數(shù)半導(dǎo)體光催化劑光催化效率和選擇性不令人滿意的缺點，提出了一種能提升光催化效率和選擇性、反應(yīng)條件溫和、操作簡單、利于其大規(guī)模生產(chǎn)的半導(dǎo)體光催化劑及其制備方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種半導(dǎo)體光催化劑，該催化劑以S化合物為載體，在其表面負載Cu離子作為活性中心。

作為優(yōu)選方案，所述S化合物為ZnIn₂S₄。

作為優(yōu)選方案，該催化劑由Cu離子取代ZnIn₂S₄中的Zn離子的微球結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

作為優(yōu)選方案，該催化劑中Cu離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1wt％-1wt％。

本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1.將含Zn前驅(qū)體和含In前驅(qū)體混合，接著加入水配成前驅(qū)體溶液，攪拌均勻，制得混合液a；