[发明专利]一种采用自模板法制备纳米环状硫化镉光催化材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境污染治理中的光催化技术领域，具体涉及一种采用自模板法制备纳米环状硫化镉光催化材料的方法。

背景技术

近年来，中空纳米结构材料，比如纳米环，中空纳米粒子和核壳纳米粒子，已经受到了科学研究界和工程应用界的广泛关注。相关高效的中空结构合成方法已经被报道，比如常规硬模板法、牺牲模板法、软模板法和无模板法。相比于传统的模板法，自模板法中的模板将会成为最终产物的一部分或者是生成产物的前驱体。在众多中空结构中，纳米环由于其特殊的形貌而受到了格外的重视，使其在催化反应、材料科学、生物医药等领域展示了广阔的应用前景。

光催化技术可以直接利用太阳能降解有机污染物，成为现在科学研究的热点之一。目前主要的光催化剂有TiO₂、CdS等。由于CdS价格低廉、制备方法简易、具有良好的可见光吸收效果而受到了广泛的基础研究。作为II-VI族经典的直接带隙半导体，CdS禁带宽度较窄（2.4eV），具有高效的可见光催化效果。科学工作者们合成出了大量不同形貌的CdS，包括纳米粒子、中空纳米球、纳米线纳米片、纳米球和纳米复合材料。一般方法合成的CdS纳米粒子更容易团聚、形成大的粒子，降低了粒子的有效比表面积，光电子与空穴的复合率较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用自模板法制备纳米环状硫化镉光催化材料的方法，其制备过程简便、无需复杂设备、反应速度较快，反应条件温和且易于控制。

本发明的目的可通过如下的技术方案予以实现：

采用自模板法制备纳米环状硫化镉光催化材料的方法，以水作为溶剂，加入镉源和硫源，在碱性条件下加热反应后自然冷却至室温，将所得的沉淀洗涤后真空冷冻干燥即得到纳米环状硫化镉光催化材料。通过调节反应温度和加入氨水量等因素可以控制产物硫化镉的形貌和产率，所述的采用自模板法制备的纳米环状硫化镉催化材料为中空纳米环状结构，所述的纳米环状硫化镉催化材料中镉与硫的元素物质的量比为1:1，所述纳米环的直径为200－650nm之间。其具体制备步骤为：

（1）配制摩尔浓度为0.1mmol/L的氯化镉水溶液和0.1mmol/L的硫脲溶液；

（2）将30mL硫脲溶液和15mL氯化镉溶液加入到150mL去离子水中，然后机械搅拌使体系分散均一；

（3）向上述体系中滴加3-5mL浓氨水（28wt%），并加热体系至40-80℃，在搅拌下反应1.5h；

（4）上述反应结束后，自然冷却至室温。分离收集产物，用去离子水和乙醇分别洗涤数遍后，冷冻干燥24h，即得到纳米环状硫化镉光催化材料。

上述的一种采用自模板法制备纳米环状硫化镉光催化材料用于光催化降解有机污染物亚甲基蓝和罗丹明B。

本发明所提供的一种采用自模板法制备纳米环状硫化镉光催化材料，由于其具有中空结构的纳米环，分散性较好，比表面积较大，因此具有较好的降解有机污染亚甲蓝和罗丹明B光催化性能。另外，本发明的一种采用自模板法制备纳米环状硫化镉光催化材料的方法，反应条件温和，工艺简单，重现性好，制备成本低，可以实现工业化规模生产。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的纳米环状硫化镉结构的扫描电子显微镜示意图；

图2为本发明实施例1制备的纳米环状硫化镉结构的投射电子显微镜示意图；

图3为本发明实施例1制备的纳米环状硫化镉光催化剂在黑暗（曲线a）和光照（曲线b）对照下，采用波长大于420nm的可见光催化降解有机污染物罗丹明B的活性情况；

图4为本发明实施例2制备的纳米环状硫化镉结构的扫描电子显微镜示意图；

图5为本发明实施例2制备的纳米环状硫化镉光催化剂在黑暗（曲线a）和光照（曲线b）对照下，采用波长大于420nm的可见光催化降解有机污染物罗丹明B的活性情况。

具体实施方式

实施例1