[发明专利]一种共面ZnIn2S4/WO3 Z体系结构催化剂材料

说明书

本发明公开了一种共面ZnIn₂S₄/WO₃Z体系结构催化剂材料及其制备方法。将Na₂WO₄·2H₂O分散在去离子水中，3MHCL调节溶液pH，之后向溶液中加入草酸及Na₂SO₄，将混合溶液倒入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于烘箱中180℃，反应24h。得到白色沉淀的用去离子水和乙醇清洗数次，烘干燥，得到WO₃纳米棒。然后将一定量的ZnCl₂，InCl₃·4H₂O和硫代乙酰胺超声分散于20mL乙二醇中，加入WO₃纳米棒(1mmol)，磁力搅拌30min，然后将悬浮液倒入25mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，110℃水热2h。洗涤干燥，得到不同摩尔比的ZnIn₂S₄/WO₃复合材料。以及如上所述方法制得的共面ZnIn₂S₄/WO₃Z体系结构催化剂复合材料及其用作光催化剂的用途。

技术领域

本发明涉及到一种共面ZnIn₂S₄/WO₃ Z体系结构催化剂材料，属于环境工程领域。

背景技术

随着经济的快速发展，环境污染和能源危机日益加剧，利用可再生太阳能降解污染物和生产绿色化学燃料被认为是一种很有前途的方法。因此，半导体光催化技术被广泛应用于将水分解成氢和氧，减少二氧化碳生成可再生燃料，以及分解有机污染物来处理废水。影响光催化活性的主要因素有三种：光吸收、光生电荷的分离和转移、光表面反应，单个光催化剂很难同时满足广泛的光吸收和强氧化还原能力的要求。尽管许多半导体材料，如TiO₂、ZnO、CdS和Bi基光催化剂已被开发并广泛应用于光氧化还原反应中，但光催化的致命缺点如：光生电子空穴对的高复合效率和低量子效率也是限制其实际应用的关键问题。

近年来，Z方案异质结得到了很好的发展，以提高光生电荷的分离和传递效率，克服了Ⅱ型异质结系统的缺点，人工Z-方案系统类似于自然界中的光合作用，包括两种不同的光催化剂和一对合适的氧化还原介质，不同活性尺寸的光生电子和空穴可以保持较强的还原/氧化势，参与还原和氧化反应。这两种光催化剂通过梭形氧化还原介质连接，从而抑制了光生电子空穴对的复合。近年来，人们设计和构建了各种类型的Z-方案光催化剂，以提高光催化效率，氧化还原介质如Fe³⁺/Fe²⁺等已被长期应用于光催化Z-系统，但可逆氧化还原介质产生的落后反应和低稳定性大大降低了反应活性。为了克服这些缺点，近几年来，全固态z型光催化系统具有很大的吸引力。还原石墨烯氧化物(RGO)和金属(Au和Ag)常被用作固体电子介质，以确保这两种半导体之间的电子转移，固体电子介质紧密地夹在两种光催化剂的表面之间形成“光催化剂-介体-光催化剂”接触，但由于结构复杂，三元光催化剂的制备很困难。贵金属的表面等离子体共振效应会影响光催化剂的光吸收，从而影响光催化效率。因此，对无电子介质的直接Z型复合光催化剂的研究引起了研究人员的广泛关注，研究了几种直接Z型光催化剂，如AgI/WO₃、WO₃/g-C₃N₄/Bi₂O₃、WO₃/g-C₃N₄、CdS/WO₃等。