[发明专利]一种CdIn2S4纳米八面体修饰Ta3

说明书

本发明属于无机纳米复合材料的制备及环境治理领域，具体公开了具有可见光活性的CdIn₂S₄纳米八面体修饰Ta₃N₅核壳复合光催化剂的制备方法。通过原位水热法制备不同比例的CdIn₂S₄纳米八面体修饰Ta₃N₅核壳复合光催化剂。结合两种材料的优势及匹配的能带结构，实现光生电子在不同能级间的高效转移，提高光生载流子的分离效率，进而实现可见光下高效降解染料甲基橙。本发明具有制备原料环保，方法简单，杂化反应条件温和，周期短和成本低等优点。本发明首次报道了这种核壳复合光催化剂，CdIn₂S₄纳米八面体修饰Ta₃N₅核壳结构表现出优良的光催化降解活性，在处理染料废水方面具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，涉及一种CdIn₂S₄纳米八面体修饰Ta₃N₅核壳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

自21世纪以来，随着工业化的快速发展，世界人口的持续增多，水体污染问题已成为制约现代化工业发展和人类生存的关键因素之一；而基于半导体材料的光催化氧化降解技术由于其所具有的高效、绿色、无二次污染等优点被认为是解决各类水体有机化合物污染问题的理想途径之一。然而，目前大部分的半导体光催化剂的禁带较宽，只能被紫外光激发，限制了其对太阳光的利用；同时，较高的光生载流子复合率导致了材料整体光量子效率较低；因而，开发高效可见光响应型光催化剂成为光催化技术发展的必然需求。

近年来，随着功能材料的发展，三元金属硫化物作为一类具有独特光电性质与催化性能的新型光催化剂受到极大的关注，CdIn₂S₄作为其中最具代表性的一类，是一种属于Fd3m空间群的立方尖晶石型半导体。体相CdIn₂S₄的禁带宽度为2.1-2.6eV，具有极强的可见光吸收性能；同时，由于其具有良好的物化稳定性，被认为是一种极具发展潜力的新型光催化材料。然而，较高的光生电子-空穴复合效率遏制了它在光催化领域的快速发展。经研究发现，将其与其他主体半导体进行复合构建杂化异质结是一种很好的解决知道。

由于结构中所含的Ta-N键和与贵金属相似的导电性，使Ta₃N₅具备优异的热稳定性，机械强度，导电性能及催化性能；同时由于其禁带宽度较窄(2.1eV),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。因而，结合上述两种材料的优势及匹配的能带结构，一方面，可以拓宽CdIn₂S₄材料的光吸收范围，提高量子产率；另一方面得益于匹配的带隙构建杂化异质结，实现光生电子在不同能级间的高效转移，提高光生载流子的分离效率，从而极大的提高材料的光催化活性。故而本发明提供了一种CdIn₂S₄纳米八面体修饰Ta₃N₅核壳复合光催化剂的制备方法，并研究其在可见光下的催化效率。经过查证，并没有关于CdIn₂S₄纳米八面体与Ta₃N₅杂化物的报道,故CdIn₂S₄纳米八面体修饰 Ta₃N₅核壳复合物是一种新型的光催化剂。

发明内容