[发明专利]一种复合硫化镉异质结光催化剂的制备方法

说明书

一种复合硫化镉异质结光催化剂的制备方法，涉及一种催化剂的制备方法，本发明为一种新型用于增强可见光光催化活性的一种银离子掺杂硫代铟酸锌复合硫化镉（Ag:ZnIn₂S₄/CdS）的异质结光催化剂的制备方法，以硝酸银、醋酸锌、醋酸铟、硫代乙酰胺和硫化镉按照一定的比例在水热条件下反应，并获得目标光催化剂。这种新型的可见光光催化剂结构清晰，组成明确，通过Ag⁺的掺杂可以显著增强ZnIn₂S₄的光子利用率，与CdS复合后可以使光生载流子的扩散范围增大，抑制光生电子‑空穴对的重组从而增强可见光催化活性，Ag:ZnIn₂S₄/CdS复合材料由于其高可见光活性和良好的制氢能力，在清洁能源生产和能量转换方面具有广阔的前景。是一种未来光明的催化剂。

技术领域

本发明涉及一种催化剂制备方法，特别是涉及一种复合硫化镉异质结光催化剂的制备方法。

背景技术

氢能，作为一种环境友好，清洁无污染的新型能源可以通过光催化分解水来制备。光催化被认为是一种理想的环境处理和能源再生技术，因为它可以由太阳能驱动，反应可在常温常压下进行。为了实现高效水分解生成氢气，人们已经开发出大量用于制氢气的半导体光催化剂。在以往的研究中，TiO₂光催化剂引起了全球环境和能源研究者的关注。TiO₂是一种宽带隙半导体，其响应范围仅在紫外光区域，而紫外光仅占太阳光谱的4-5％。因此，将光催化范围扩展到可见光区域，是提高光催化反应效率的关键。

目前，AB₂X₄系列半导体因其在电荷储存和热电等不同领域的潜在应用而备受关注。ZnIn₂S₄作为多组分金属硫化物属于AB₂X₄（A = Zn，Ca，Cu，Cd; B = Al，Ga，In; X = S，Se，Te），它具有独特的层状结构和窄带隙（2.34-2.48 eV），适合吸收可见光，是一种非常稳定的新催化剂。但单纯ZnIn₂S₄的光催化效率低，光催化活性有待进一步提高。因此，如何增大半导体材料的可见光光谱响应范围，同时缩短光生载流子从半导体内部转移至表面所需要的时间，进而降低载流子的重组速率而增强光催化活性，已成为光催化研究领域亟待解决的问题。由于Ag⁺具有4d电子结构，在ZnIn₂S₄中掺杂少量Ag⁺，可在半导体中产生Ag4d施主能级，使ZnIn₂S₄产生更广的光谱响应范围。同时，电子可以从该价带激发到导带，因此能够提高光子的利用率，以这种方式增强了光催化活性。

同时，CdS是最重要的II-VI半导体。其禁带宽度约为2.4 eV，在可见光范围内具有强吸收，光响应范围更宽。然而，由于其较差的吸附性能和光化学不稳定性，使纯CdS的光催化活性受到限制。因此，深入研究CdS与其他活性材料的组合，延迟光生电子和空穴的快速复合，是当前研究的热点问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合硫化镉异质结光催化剂的制备方法，本发明为一种银离子掺杂硫代铟酸锌复合硫化镉（Ag:ZnIn₂S₄/CdS）的异质结光催化剂的制备方法，以硝酸银、醋酸锌、醋酸铟、硫代乙酰胺和硫化镉按照一定的比例在水热条件下反应，并获得目标光催化剂。制备的光催化剂结构清晰，组成明确，在可见光照射下，可以进行水分解产生氢气。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：