[发明专利]一种CdIn2

说明书

本发明属于无机复合材料合成领域，公开了一种CdIn₂S₄@NiS p‑n型3D复合花球结构光催化剂的制备方法和应用。以氯化镍为镍源，硫代乙酰胺为硫源，CdIn₂S₄纳米粒子为成核剂和复合剂，采用乙醇溶剂热法一步合成了CdIn₂S₄@NiS p‑n型3D复合花球结构光催化剂，并将其用于在可见光催化降解盐酸四环素或甲基橙染料。该发明首次利用CdIn₂S₄纳米粒子对NiS纳米花球进行修饰，构筑3D p‑n型异质结结合，增加复合结构的光吸收能力；p‑n型异质结的内建电场，提高光量子产率，加快了光电子对的迁移和分离，3D形貌有效地增加了比表面积和反应的活性位点，大大提升了光催化剂的性能。本发明所提供的制备方法简单，成本低，复合结构的活性高，具有潜在的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于无机复合材料合成领域，涉及一种CdIn₂S₄@NiS p-n型3D复合花球结构光催化剂的制备方法及其环境水污染处理方面的应用。

背景技术

环境水体污染问题日益严重，水体中的有机污染物例如抗生素和染料，严重影响着水生动植物及人体的健康，传统的水处理方法大多存在能耗高，周期长之类的局限性。开发水处理的新方法是人类可持续发展中至关重要的环节。光催化水处理技术通过将光能转换为化学能达到对水体中污染物降解的效果，具有能耗低、操作简便、反应条件温和无二次污染等优点。研究新型复合半导体结构光催化剂是提升光催化性能最有效的方法。

NiS一种典型的P型半导体催化剂，有较窄的禁带宽度(约1.2eV)，可见光有着很强的光吸收能力，同时，其化学性质稳定，广泛用电子、催化等领域。然而，单一的 NiS半导体材料，由于其内部固有的快速的光生载流子复合率，大大限制它的实际应用。目前，国内外学者主要将其与其他半导体催化剂进行复合构筑纳米异质结构。不仅能够扩大半导体的光吸收范围，而且能够大大促进催化剂的光生电子空穴的分离效率，提升其光量子效率。

CdIn₂S₄作为n型半导体，可见光响应能力强，形貌易于调控，但是其单体的光催化活性仍然不令人满意。结合其与NiS相匹配的能带结构，将其与NiS复合构筑p-n型 3D复合纳米结构，首先，独特的p-n型异质结能够在两种单体材料构成紧密接触的内建电场，随着费米能级的移动，两种单体材料的带边电位发生变化，在可见光的照射下，两种单体材料都被激发而产生电子-空穴对，提高光量子产率；其次，由于两者匹配的能带结构，能够实现生电子在不同能级间的高效转移，有效抑制光生电子-空穴对的快速复合；最后，得益于独特的3D结构，比表面积增大，增加了更多的反应活性位点，因而，复合催化剂的光催化性能得到极大的提高。因此，本发明提供一种CdIn₂S₄@NiS p-n型3D复合花球结构光催化剂的制备方法，将其作为催化剂应用于光催化降解污染物。

通过调查研究发现，对于CdIn₂S₄@NiS p-n型3D复合花球结构光催化剂的制备及其在光催化降解污染物方面的应用没有文献进行报道，是一种全新的复合光催化剂。

发明内容