[發明專利]硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑的制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210486978.8
• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN114849735A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 王楷;王湖坤;邵秀麗;李可;陳郭強
• 申請（專利權）人: 湖北師范大學
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J35/06;C02F1/30;C02F1/70;C02F1/72;C01B3/22;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 武漢大楚知識產權代理事務所(普通合伙) 42257
• 代理人: 徐楊松

本發明涉及硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑，硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結由介觀五氧化二鈮的(001)衍射晶面、硫化鎘鋅的(002)衍射晶面構成。制備方法：在硫化鎘鋅的水熱生長過程中投加介觀五氧化二鈮，經過二次水熱得到硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑。硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑在可見光下催化氧化降解還原抗生素中的應用。硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑在可見光下催化氧化降解還原抗生素產氫中的應用。有益效果為：硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑光催化性能優越，且由于S型異質結的形成，使其具有更強的光吸收能力和更高的載流子分離效率。

技術領域

本發明涉及光催化技術領域，具體涉及一種硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑的制備方法和應用。

背景技術

工業化和城市化進程中急劇產生的生活污水已經超過了天然水體的自凈能力；過度排放的綜合污水也對水環境和各種水生動植物的生存造成破壞，從而影響到人類的健康與發展。我國傳統能源富集地區生態環境大都比較脆弱，能源開發利用會對生態環境造成較大壓力，影響我國生態安全和社會穩定。因此，有效緩解環境污染問題并開發清潔、廉價、可再生的能源是我國實現可持續發展和提高人民生活質量所面臨的重大科技難題，引起了科技工作者的廣泛關注。

氫能作為一種二次能源，主要優點在于能量密度高、燃燒產物只有水，被認為是取代傳統化石能源的最佳候選之一，分解水制氫反應與廢水中污染物降解反應擁有同一液相載體，如果在獲取氫能的同時并降解廢水中的有機污染物，將達到一舉兩得的效果。因此，開發以氫能為代表的清潔能源并同時降解水體中污染物，是解決化石燃料短缺和環境污染問題的有效策略。

近年來，光催化技術作為一種清潔、高效和環境友好的技術，在污染治理、環境修復和清潔能源開發等領域展現出較好的應用前景。通過靜電紡絲法制備的五氧化二鈮納米纖維還可以組裝成獨特的三維網絡，在光催化制氫領域應用中更有利于光催化劑的重復使用，具有比表面積大、離子遷移路徑短、以及獨特的一維電子轉移軌道等優點，能極大地提高光催化分解水制氫效率，但在含抗生素廢水處理方面，尚無五氧化二鈮纖維的公開報道。

綜上所述，我們提出一種硫化鎘鋅納米片/介觀五氧化二鈮納米纖維的制備方法，可在抗生素廢水處理的同時產生清潔的氫氣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑的制備方法和應用，以解決上述現有技術中光催化降解抗生素成本較高及單一五氧化二鈮催化劑效率低下的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑，硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結由介觀五氧化二鈮的(001)衍射晶面、硫化鎘鋅的(002)衍射晶面構成。

本發明的有益效果是：硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑光催化性能優越，由于S型異質結的形成，使其具有更強的光吸收能力和更高的載流子分離效率。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑中硫化鎘鋅均勻地附著在介觀五氧化二鈮表面，形成接觸緊密的異質結結構。

基于上述技術方案，本發明還提供一種硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑的制備方法，在硫化鎘鋅的水熱生長過程中投加介觀五氧化二鈮，經過二次水熱得到硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑。

采用上述進一步的有益效果為：通過簡單水熱法制備出一種應用于抗生素降解且產生氫能的硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑，它合成工藝簡單、成本低。

進一步，硫化鎘鋅/介觀五氧化二鈮S型異質結纖維光催化劑中介觀五氧化二鈮的質量分數為10％～40％。