[发明专利]核-壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂及其制备方法与应用有效
| 申请号： | 201310371019.2 | 申请日： | 2013-08-22 |
| 公开（公告）号： | CN103433060A | 公开（公告）日： | 2013-12-11 |
| 发明（设计）人： | 袁文辉;夏自龙;李莉 | 申请（专利权）人： | 华南理工大学 |
| 主分类号： | B01J27/04 | 分类号： | B01J27/04;B01J35/02;C02F1/30 |
| 代理公司： | 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 | 代理人： | 蔡茂略 |
| 地址： | 510640 广*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 壳型 tio sub znin 复合 光催化剂 及其 制备 方法 应用 | ||
技术领域
本发明涉及一种光催化剂，特别是涉及一种核‐壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂及其制备方法与应用；属于新型结构光催化材料技术领域，用于降解有机染料废水。
背景技术
随着全球能源紧缺和环境污染等问题的出现，新型能源的开发和利用成为当今时代倍受关注的主题。太阳能由于其取之不尽、洁净无污染、可再生等优点，所以利用半导体光催化剂将光能转化为电能和化学能已成为广大学者研究的热点。
ZnIn2S4是一种十分重要的具有可见光响应性能的半导体材料，其禁带宽度只有约2.3eV，这也使得它能够高效的吸收利用太阳能。在过去的十几年中，ZnIn2S4己被广泛用于可见光下光催化分解水制氢以及光催化降解水或空气中有机、无机污染物的研究中。然而，作为一种光催化剂ZnIn2S4在应用中也存在光催化量子效率较低的问题。为了提高ZnIn2S4的光催化量子效率，科研作者做出了许多探索，如通过控制形貌来达到改变ZnIn2S4纳米颗粒的表面结构；将ZnIn2S4颗粒负载于石墨烯或多层碳纳米管上达到均匀分散的ZnIn2S4颗粒；掺杂过渡金属离子以及将两种半导体复合以期达到光生电荷的有效分离，从而提高ZnIn2S4的量子效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽可见光响应范围、高光催化活性的核‐壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂。
本发明另一目的在于提供上述可见光响应的核‐壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂的制备方法。
本发明还有一目的在于提供核‐壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂在降解有机染料废水中的应用。
本发明通过溶剂热法将ZnIn2S4生长在TiO2表面上，形成特殊的核‐壳结构复合光催化剂，两者界面之间的异质结有利于光生电子对的传递，降低其光生电子与空穴的复合率，从而提高催化剂的光催化效率。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种核‐壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将TiO2在乙醇溶剂中超声分散，制得悬浮液；每3mL乙醇溶剂加入TiO2(lmg～4mg)；
(2)将氯化锌和硝酸铟在乙醇溶剂中搅拌溶解；
(3)将步骤(1)制得的悬浮液与步骤(2)制得的溶液混合，加入硫代乙酰胺并搅拌均匀；控制氯化锌、氯化铟与硫代乙酰胺的摩尔比为1：2：6；
(4)将步骤(3)的反应体系转移至高压釜中进行溶剂热反应；控制反应温度为160‐200℃，反应时间为6‐12小时；
(5)将步骤(4)产物倒入真空抽滤装置中抽滤，用去离子水洗涤，干燥，研磨后获得核‐壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂。
优选地，步骤(1)中超声处理的频率为40‐45KHz，功率为50‐75W，时间为10‐15分钟。步骤(3)中，搅拌的时间为20‐40分钟。所述干燥温度为60‐80℃，干燥时间为4‐6小时。
一种核‐壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂，由上述制备方法制得。
所述的核‐壳型TiO2/ZnIn2S4复合光催化剂在有机染料废水降解中的应用。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
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