[发明专利]基于多元金属硫化物光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

    本发明公开了基于多元金属硫化物光催化剂的制备方法。

背景技术

光催化反应是利用光能进行物质转化的一种方式。自从Honda 和Fujishima 在n 型半导体二氧化硅电极上发现了水的光电催化分解作用，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。目前，国内外学者针对太阳能利用率和光催化效率低等问题，对催化剂进行复合、掺杂、负载等改性研究，以提高可见光区的光催化活性。设计与制备高效、稳定的可见光响应的光催化剂是实现光催化技术应用的关键。

近年研究表明，多元金属硫化物光催化剂可通过调节其组成来调控能带结构，使其吸收边红移，实现可见光响应，有效提高光催化反应性能，实现了光催化剂的可控制备，成为光催化剂设计与研究的热点，。三元金属硫化物具有独特的光电和催化性能，其禁带宽度较窄，在可见光区有较强吸收，受到研究人员的关注并进行深入研究，是具有广阔发展空间的新型光催化材料。新世纪能源问题与环境问题已成为人类面临的重大问题，发展清洁新能源是解决该问题的一个重要途径。将半导体材料应用于光催化反应，以丰富的太阳能作为能源是一种合理利用能源并减少环境污染的有效方法，开发高效、稳定的光催化剂成为广大学者的研究热点。多元金属硫化物是一类具有高催化活性和高稳定性的光催化剂，能够有效的利用太阳光，通过掺杂、负载、复合等途径能显著提高其催化活性，有望成为新型高效的光催化材。

发明内容

    本发明涉及基于多元金属硫化物光催化剂的制备方法，多元金属硫化物光催化剂可通过调节其组成来调控能带结构，使其吸收边红移，实现可见光响应，有效提高光催化反应性能综述了固溶体型和ABmCn型两大类多元金属硫化物的研究进展，介绍了水热法、共沉淀法及固相反应法等多元金属硫化物光催化剂的制备方法。

    所述宽禁带半导体和窄禁带半导体形成的固溶体是一类新型多元金属硫化物光催化剂；当金属的离子半径和极化性能比较接近时，在一定条件下就可以形成固溶体；通过调节不同金属离子的比例可调控固溶体的能带结构，获得带隙宽度连续变化的新型光催化剂，ZnS 是一种紫外光响应的半导体材料，与可见光响应的CdS、CuS 等形成固溶体，可制备出可见光响应、高催化活性的窄带隙新型光催化剂。

    所述金属硫化物带隙较窄，适合吸收可见光，其能带结构满足电化学方面的要求，被广泛应用于光催化反应研究；ABmCn 型多元金属硫化物如立方尖晶石结构（AB2X4）和黄铜矿结构（ABX2）稳定性较好，可见光下光催化活性较高；三元硫化物ZnIn2S4 是属于AB2X4 的三元复合半导体化合物，通过水热法合成了三元硫化物，并且通过选择不同溶剂及模板剂合成不同形状的催化剂。

本发明具有的积极效果是：

本发明基于半导体复合形成固溶体可以改变光催化剂光物理化学性质，提高光生电荷的分离效率，增加光能的利用率，此类光催化剂制备方法简单，反应条件温和，实现了光催化剂能带结构的可控制备，在光催化分解水制氢方面取得了较好的效果，多元复合结构的固溶体光催化剂具有更宽的吸收带，光能的利用效率更高，光催化活性更好。

具体实施方式

为了使本发明目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。

    基于多元金属硫化物光催化剂的制备方法。多元金属硫化物光催化剂可通过调节其组成来调控能带结构，使其吸收边红移，实现可见光响应，有效提高光催化反应性能综述了固溶体型和ABmCn型两大类多元金属硫化物的研究进展，介绍了水热法、共沉淀法及固相反应法等多元金属硫化物光催化剂的制备方法。

    其中，宽禁带半导体和窄禁带半导体形成的固溶体是一类新型多元金属硫化物光催化剂；当金属的离子半径和极化性能比较接近时，在一定条件下就可以形成固溶体；通过调节不同金属离子的比例可调控固溶体的能带结构，获得带隙宽度连续变化的新型光催化剂，ZnS 是一种紫外光响应的半导体材料，与可见光响应的CdS、CuS 等形成固溶体，可制备出可见光响应、高催化活性的窄带隙新型光催化剂。