[发明专利]一种ZnS-CdS-TaON复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种ZnS‑CdS‑TaON复合光催化剂及其制备方法，以TaON纳米粉末、镉盐、锌盐和C₂H₅NS为原料。本发明制备工艺简单，可重复性好，得到的ZnS‑CdS‑TaON复合光催化剂在紫外和可见光区都具有较强的光吸收，不使用任何贵金属助催化剂仍可得到较高的光催化活性，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于光催化剂领域，特别涉及一种ZnS-CdS-TaON复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

尽管TiO₂、Ta₂O₅和ZnO等氧化物半导体在光催化应用方面已经取得了很大的突破，但大部分氧化物半导体的带隙较宽(＞3.0eV)，只能吸收紫外光，这一特性限制了它们的实际应用。由于N_2p轨道比O_2p轨道能级高，氧氮化物或氮化物可以明显提升其在可见光区的吸收范围，是一种很好的可见光响应光催化材料。

TaON的带隙值较窄(2.5eV)，吸收边可达500nm左右，且导带和价带位置都适合水的全分解，其理论太阳能氢能转换效率可达9.3％，是一种很有潜力的光解水材料。但TaON在光照情况下，容易被自身产生的空穴氧化发生光腐蚀，很难单独使用。构建复合光催化剂可以有效的改善半导体的催化性能，因此大量研究工作致力于TaON复合光催化的制备，包括ZrO₂-TaON、CdS-TaON、MoS₂-CdS-TaON和Ni(OH)₂-TaON等。然而迄今为止还未见有关ZnS-CdS-TaON复合光催化剂的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种ZnS-CdS-TaON复合光催化剂及其制备方法，该复合光催化剂稳定性好，光催化活性高。

本发明提供了一种ZnS-CdS-TaON复合光催化剂，所述复合光催化剂由质量比为90:2～8:2～8的TaON、CdS和ZnS组成。

本发明还提供了一种ZnS-CdS-TaON复合光催化剂的制备方法，包括：

将TaON纳米粉末加入到C₂H₅NS溶液中，超声搅拌混合均匀，油浴加热至80～100℃，然后加入镉盐溶液和氨水保温反应，再加入锌盐溶液和氨水保温反应，反应结束后自然冷却至室温，离心、清洗烘干，得到ZnS-CdS-TaON复合光催化剂。

所述C₂H₅NS溶液的浓度为11.4～14.4g/L。

所述镉盐为Cd(NO₃)₂·4H₂O；镉盐溶液的浓度为21.4～85.4g/L。

所述锌盐为Zn(CH₃COO)₂·2H₂O；锌盐溶液的浓度为22.5～90.1g/L。

所述C₂H₅NS溶液、镉盐溶液和锌盐溶液的溶剂均为体积比1:1～4的乙醇水混合溶剂。

所述镉盐溶液和锌盐溶液中还包括PVP，PVP的浓度为20～60g/L。

所述氨水的浓度为6～18wt％，每次添加量为1～3mL。

所述保温反应时间均为1～3h；反应全程设有回流装置。

所述清洗为采用水和乙醇清洗。

有益效果