[发明专利]一种ZnO负载CdIn2S4纳米立方块的复合光催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明属于无机纳米材料领域，涉及一种ZnO负载CdIn₂S₄纳米立方块复合光催化剂的制备方法及其在环境治理领域的应用。本发明以四水硝酸镉、一水硝酸铟以及硫代乙酰胺为原料合成CdIn₂S₄纳米立方块，接着通过沉积和水热法合成ZnO负载CdIn₂S₄纳米立方块复合物，该复合材料具有比表面积大，光谱响应范围宽，捕光能力强，便于分离光生载流子等优点，呈现出极其优异的太阳光催化降解能力。ZnO负载CdIn₂S₄纳米立方块复合材料可利用两者的协同效应，实现光生载流子的有效转移和分离，并拓宽复合物的光吸收范围，实现复合物在太阳光下能有效降解盐酸四环素和氧氟沙星。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，涉及一种ZnO负载CdIn₂S₄纳米立方块复合光催化剂的制备方法及其在环境治理领域的应用。

背景技术

随着人类社会的快速发展，环境污染和能源衰竭已成为遏制人类进步的首要问题，而基于半导体材料的光催化技术为解决上述问题提供了一个新的思路并受到广泛的关注。然而，目前大部分的光催化剂由于禁带较宽，只能被紫外光(仅占太阳光的3-5％)所激发，不能有效利用占太阳光比重较大的可见光，导致量子产率很低，限制了其发展。因而，开发出具有高效全波段太阳光催化性能的半导体材料具有十分重要的科学意义以及巨大的工业应用前景。

近年来，随着功能材料的发展，开发具有高催化性能的金属硫化物已成为材料科学研究的热点；CdIn₂S₄作为三元硫化物(AB₂S₄)中最具代表性的一类，其拥有的独特光电性能和催化性能吸引了大量研究者的目光；同时由于其禁带宽度较窄(2.1-2.4ev)，化学稳定性良好，在可见光区域具有较强的吸收能力，被认为是一种理想的可见光催化剂。然而单一的CdIn₂S₄光催化量子效率较低，光生载流子的复合速度较高，导致其光催化效率也较为低下。所以，开发新型高活性、宽光谱的新型复合材料成为主要的研究方向。

ZnO是新型多功能Ⅱ-Ⅵ族、具有高激子束缚能的宽带隙半导体材料，它具有无毒无害、生物相容性好、电化学活性高和电子传输能力强等优点，在光电器件、表面声波和压电材料、场发射器件、传感器、紫外激光器、太阳电池等方面均有了广泛的应用。

但是，ZnO和CdIn₂S₄结合的复合材料还未见相关报道。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明旨在提供一种高性能ZnO负载CdIn₂S₄纳米立方块复合光催化剂的制备方法，利用ZnO优异的电子传输能力以及适宜的价带、导带位置，及其与CdIn₂S₄纳米立方块构筑能带结构匹配的特性，实现光生电子的内部转移从而有效抑制光生载流子的复合，形成具有高太阳光催化活性的复合光催化剂。

本发明以四水硝酸镉、一水硝酸铟以及硫代乙酰胺为原料合成CdIn₂S₄纳米立方块，接着通过沉积和水热法合成ZnO负载CdIn₂S₄纳米立方块复合物，该复合材料具有比表面积大，光谱响应范围宽，捕光能力强，便于分离光生载流子等优点，呈现出极其优异的太阳光催化降解能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种ZnO负载CdIn₂S₄纳米立方块复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)依次量取无水乙醇和去离子水于烧杯中获得乙醇水溶液，备用；