[发明专利]一种三维花状In2S3/In2O3复合微米球光催化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境污染治理领域，涉及一种新型三维花状In₂S₃/In₂O₃复合微 米球光催化材料的制备方法，具体地说是涉及一种用于降解气相邻二氯苯的三 维花状In₂S₃/In₂O₃复合微米球光催化材料。

背景技术

近年来城市垃圾焚烧问题已经引起了人们的普遍关注，在城市垃圾焚烧的 过程中，会产生含氯的挥发性有机化合物(Cl–VOCs)。其中，多氯二苯并对二噁 英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)属于二噁英类化合物，被列为持久性有机 污染物(POPs)，具有较高的毒性、环境持久性以及致癌性，因此许多国家针对 PCDD/Fs制定了严格的排放标准。对这类污染物的治理，传统的方法是催化燃 烧法。然而这种工艺能耗很高，对设备要求严格，特别是在处理低浓度(ppb)的 污染物时，成本较高的问题尤为明显。光催化技术具有降解效率高、反应条件 温和、无二次污染、可以利用太阳能和对污染物的选择性低等优点，近年来已 经成为了一种具有良好应用前景的去除环境中有机污染物的方法。

In₂O₃是一种重要的n型III–VI金属氧化物，间接能带隙为2.8eV，具有一 定的可见光响应，然而仍存在可见光的利用率有限，且光生载流子复合几率较 大等问题，为了解决这两个关键问题，众多的文献报道了选取其他禁带宽度较 窄的半导体与In₂O₃进行耦合，构建In₂O₃基半导体异质结，达到提高可见光的 利用率和促进光生载流子高效分离的目的。Yu等人(YuL.H.,HuangY.,XiaoG. C.,etal.J.Mater.Chem.A,2013,1,9637–9640)合成了p-CuO量子点修饰的In₂O₃异质结，与纯的CuO和In₂O₃相比，这种CuO-QD–In₂O₃复合光催化剂对罗丹明 B(RhB)显示出了较好的可见光催化降解效果。Li等人(LiZ.M.,ZhangP.Y.,LiJ. E.,etal.JPhotochPhotobioA,2013,271,111–116)合成了In₂O₃/石墨烯复合光催 化剂，该复合催化剂在降解全氟辛酸的过程中显示出了较高的催化活性。In₂S₃具有三种晶型α-In₂S₃，β-In₂S₃和γ-In₂S₃。其中β-In₂S₃物理化学性质最为稳定， 且禁带宽度较窄(2.0–2.3eV)，作为一种可见光催化剂，已经被广泛地应用。Li 等人(LiH.H.,ChenC.,HuangX.Y.,etal.J.PowerSources,2014,247,915–919)报 道了一种In₂O₃In₂S₃核壳电极，在分解水的过程中显示出了良好的效果。

目前，In₂S₃纳米片修饰三维花状In₂O₃未见有报道，同时采用水热法结合原 位阴离子交换法合成三维花状In₂S₃/In₂O₃复合微米球光催化材料，并将其应用 于可见光催化降解邻二氯苯(一种二噁英类的模型化合物，其结构与2,4,7,8-四氯 二苯并二噁英类似)，国内外也尚未见报道。本发明首次合成了三维花状 In₂S₃/In₂O₃复合微米球光催化材料，不仅提高了In₂O₃对可见光的利用率，而且 抑制了光生载流子的复合。

发明内容