[發(fā)明專利]鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法和應(yīng)用

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• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN114849736A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王楷;王湖坤;邵秀麗;李可;陳郭強
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北師范大學(xué)
• 主分類號: B01J27/04
• 分類號: B01J27/04;B01J35/08;C01B3/04;C02F1/30;C02F1/70;C02F101/22
• 代理公司: 武漢大楚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42257
• 代理人: 徐楊松

本發(fā)明涉及鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑，鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)由硫銦鋅的(200)衍射晶面、鉭酸鉍量子點的(102)衍射晶面構(gòu)成。制備方法：在硫銦鋅微球的溶劑熱生長過程中投加鉭酸鉍量子點，經(jīng)過二次溶劑熱，得到鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑。鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑在光催化處理含鉻廢水中的應(yīng)用。鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑在光催化處理含鉻廢水中制氫的應(yīng)用。有益效果為：鉭酸鉍/硫銦鋅S型異質(zhì)結(jié)光催化劑光催化性能優(yōu)越，由于S型異質(zhì)結(jié)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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

工業(yè)化和城市化進程中急劇產(chǎn)生的含重金屬廢水已經(jīng)超過了天然水體的自凈能力；過度排放的含鉻污水也對水環(huán)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(fā)展。自然界中鉻常以Cr(VI)和Cr(Ⅲ)為主，且Cr(VI)的毒性遠大于Cr(Ⅲ)。

目前處理含鉻廢水的方法主要有：電解還原法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、生物膜法、光催化法等。光催化處理含鉻廢水已有先例，主要優(yōu)勢在于Cr(VI)被光生電子直接還原為Cr(Ⅲ)，不需要外界能量，但催化劑常選用Ti或Pt基催化劑，成本高，制備復(fù)雜，難以大面積推廣，目前只停留在實驗室階段。

氫能作為一種二次能源，主要優(yōu)點在于能量密度高、燃燒產(chǎn)物只有水，被認為是取代傳統(tǒng)化石能源的最佳候選之一。分解水制氫反應(yīng)與廢水中Cr(VI)還原反應(yīng)擁有同一液相載體，如果在含鉻廢水處理的同時獲取清潔的氫能，將達到一舉兩得的效果。

因此，綜上所述，我們提出一種鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑，可在處理含鉻廢水的同時產(chǎn)生清潔的氫氣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法和應(yīng)用，以解決上述背景技術(shù)中光催化處理含鉻廢水成本較高及單一硫銦鋅微球和鉭酸鉍量子點催化劑效率低下的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑，鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)由硫銦鋅的(200)衍射晶面、鉭酸鉍量子點的(102)衍射晶面構(gòu)成。

本發(fā)明的有益效果是：鉭酸鉍/硫銦鋅S型異質(zhì)結(jié)光催化劑光催化性能優(yōu)越，由于S型異質(zhì)結(jié)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(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑中鉭酸鉍量子點均勻地附著在硫銦鋅微球表面，形成接觸緊密的0D/3D異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。

基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑的制備方法，在硫銦鋅微球的溶劑熱生長過程中投加鉭酸鉍量子點，經(jīng)過二次溶劑熱，得到鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑。

采用上述進一步的有益效果為：通過簡單溶劑熱法即可制備出鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑，合成工藝簡單、成本低、效率高。

進一步，鉭酸鉍量子點修飾的硫銦鋅微球S型異質(zhì)結(jié)光催化劑中鉭酸鉍量子點的質(zhì)量分數(shù)為10％～40％。

采用上述進一步的有益效果為：通過改變Cd_0.5Zn_0.5S和Nb₂O₅的配比，即可得到不同質(zhì)量比的光催化劑。

進一步，硫銦鋅微球的具體制備步驟如下：