[发明专利]一种催化降解有机污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化降解有机污染物的方法，属于光催化降解技术领域。

背景技术

随着能源危机和环境污染的日益加重，开发使用清洁能源如太阳能，及利用光催化半导体材料降解污染物受到越来越多的关注。二氧化钛是最早被发现具有光催化作用的半导体材料，由于其来源丰富、成本低廉、化学性质稳定性、无毒副作用、光生空穴氧化性强等，也是目前光催化材料领域中最受关注的半导体光催化剂。但二氧化钛化纳米材料对太阳光利用率低较低，只在占太阳光总能量5%左右的紫外光范围内有光响应，通过掺杂、复合、负载、沉积其它金属、非金属离子、贵金属、半导体材料等只能有限地拓宽其光响应范围。

金属硫化物是半导体材料大家族中非常重要的组成部分，尤其是晶胞中硫原子数量大于金属原子数量的金属多硫化物（如MoS₂、WS₂等）由于具有特殊的光学、机械和催化性能已经成为半导体材料研究领域的热点。多硫化铟（In₂S₃），又称硫化铟，是一种典型的Ⅲ-Ⅵ族硫化物，存在三种不同的晶形：α-In₂S₃、β-In₂S₃和γ-In₂S₃。其中的β-In₂S₃是一种n型半导体，具有阳离子缺陷的尖晶石结构，其禁带宽度为2.0-2.2 eV，在纳米光电子器件中已得到广泛应用。与二氧化钛化纳米材料相比，β-In₂S₃纳米材料能对紫外光和可见光产生响应，且能在紫外和可见光激发下对有机污染物进行催化降解；但是，对太阳光总能量44%的近红外波段，目前仍尚未充分利用。

发明内容

本发明通过研究实验发现，β-In₂S₃纳米材料能对近红外光产生响应，从而在近红外光激发下降解有机污染物。

所以，本发明提供了一种采用β-In₂S₃纳米材料催化降解有机污染物的方法。

本发明的技术方案

一种催化降解有机污染物的方法，β-In₂S₃纳米材料在近红外光激发下用于催化降解有机污染物。

具体方法为：将β-In₂S₃纳米材料置于有机污染物中，然后用近红外光照射。

所述β-In₂S₃纳米材料呈球形颗粒、粒径为5-10nm；所述球形包括近似球形。

所述近红外光由红外灯光源被滤波片滤掉波长为200nm-780nm 的光线后所剩余的光线提供。

所述有机物特别是甲基橙。

上述方法，可以使用一般的石英反应器在搅拌的条件下来完成。

为了提高β-In₂S₃纳米材料对有机污染物的降解能力，所述β-In₂S₃纳米材料优选采用下述方法制备而成：

在搅拌下，将硫源水溶液缓慢加入到铟源水溶液中，形成黄色溶胶；然后，用硝酸将溶胶pH值调节到1-3；再将调整pH后的溶胶在160-200^oC下水热反应16-24小时，然后过滤得到的沉淀物；沉淀物经洗涤、干燥即得产品；

该制备方法，通过制备过程中各参数的调整和配合，使获得的β-In₂S₃纳米材料在近红外光激发下对有机污染物的降解率明显提高。

上述β-In₂S₃纳米材料的制备过程中，所述硫源水溶液由可溶性硫化物溶解于去离子水而成，如，由硫化钾、硫化铵或硫化钠溶解于去离子水而成；所述铟源水溶液由硝酸铟、氯化铟溶解于去离子水而成。为了进一步提高β-In₂S₃纳米材料对有机污染物的催化性能，优选的，硫源水溶液为硫化钠溶解于去离子水而成、铟源水溶液为硝酸铟溶解于去离子水而成。

上述β-In₂S₃，其纳米材料的制备过程中，为了提高β-In₂S₃的结晶度，所述铟源水溶液中铟和与硫源水溶液中硫的摩尔比优选为1:2.5。