[发明专利]一种可见光响应的CdS/CdIn

说明书

一种可见光响应的CdS/CdIn₂S₄复合纳米结构光催化剂的制备方法及染料废水污染物降解应用，涉及一种纳米粒子光催化剂的制备方法及其应用。以解决现有的染料废水污染物深度净化的方法成本高，难以重复利用，效率低的问题。方法：一、以硫脲、硝酸铟及硝酸镉为原料分别溶于无水乙醇中，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂，超声溶解形成均匀的混合溶液；二、将步骤一的溶液置于聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，然后将反应釜放入恒温烘箱中高温反应；三、通过以上一步溶剂热法得到的产物装入离心管中离心洗涤3~6次，去除上清液留下沉淀，干燥，获得具有光催化降解染料废水污染物的可见光催化材料。本发明的成本低，催化剂可重复利用，能耗低，二次污染少，降解效率为98.6%。本发明用于染料废水污染物降解领域。

技术领域

本发明可见光响应的CdS/CdIn₂S₄复合纳米结构光催化剂的制备及其在染料废水污染物降解中的应用。

背景技术

近年来，随着经济和社会的不断发展，不仅使人们的生活更加方便和快捷，同时环境也遭破环，造成了资源短缺和环境污染等问题。在世界范围内淡水资源都是极其宝贵的，而能够供人类生产生活中间接使用的淡水资源，更是严重匮乏，而我国的淡水资源也同样面临着严重考验。我国淡水资源总量约为28000亿立方米，大约为全球水资源总量的百分之六，居全球第四，但是人均淡水资源仅仅只有2200立方米，不足世界标准的四分之一，位于全球淡水资源排名121位。根据我国水利监测部的调查情况，我国年均降水量为62610×10⁸立方米，年均河流总量为27243×10⁸立方米，年均地下水资源为8697×10⁸立方米，全国年人均水资源十分匮乏。

随着染料纺织工业迅速发展，染料在给人们的生活带来绚丽多彩的颜色并产生巨大经济效益的同时，也产生大量对环境有害的染料废水排放到环境水域中，导致自然水域的污染。某些染料在浓度低于时就能使接受水体产生明显的颜色，因此即便是少量的染料也会污染大面积水域。染料大多数由有害的化学物质诸如联苯胺、金属等构成，所以一些染料有致癌和致突变的作用。正因如此为了遵守环境保护法对于废水排放的要求，这些废水在排放到水域中前必须被处理。

近年来，在半导体光催化剂存在下，有机污染物的光催化分解已被证明是最有前途的污染物净化方法之一。在各种半导体光催化剂中，TiO₂、ZnO等宽禁带半导体金属氧化物因其成本低、催化效率高而受到广泛的关注。然而，它们在可见光照射下没有光催化活性。因此，研究具有可见光活性的光催化剂一直是光催化领域的研究热点。CdS和CdIn₂S₄属于过渡金属硫化物在光电转换以及催化等领域具有重要的应用前景。纳米结构CdS具有独特的性能，不同于块状材料。CdS纳米颗粒在发光二极管和太阳能电池中作为光催化剂有许多应用，同时CdS被认为是制造太阳能电池、电子器件、光学和气体传感器的最常用材料。这些材料由于其有趣的光学和电学性能，被广泛用作光催化剂。三元硫化金属CdIn₂S₄属于AB₂X₄族化合物半导体化合物，其具有窄带隙(2.1 ~ 2.6 eV)，在可见光区有很强的吸收，具有独特的光电特性和催化性能。由于单体CdS和CdIn₂S₄，在可见光照射下，光致电子空穴很容易重新结合，降低各自光催化活性。若CdS与CdIn₂S₄形成复合材料，有利于反应物表面光生电子的快速迁移和分离，能有效抑制光生电子和空穴的复合，提高光催化效率。因此，利用CdS和CdIn₂S₄的优点及其协同效应制备了具有增强光催化活性CdS/CdIn₂S₄复合纳米光催化剂。

发明内容