[发明专利]一种Cu2

说明书

本发明公开的一种Cu₂ZnSnS₄‑FeBiO₃复合材料及其制备方法和应用。包括以下步骤：1)将铁源和铋源溶于溶剂中，搅拌混匀，同时滴加酸性添加剂，得到稳定的溶胶，溶胶经过陈化、干燥后形成前驱体，前驱体经过焙烧制得FeBiO₃纳米晶；2)将铜源、锌源、锡源和硫源依次溶于溶剂，再加入步骤1)制备得到的FeBiO₃，搅拌混匀置入反应釜中进行溶剂热反应，反应完成后，离心，洗涤，干燥，得到Cu₂ZnSnS₄‑FeBiO₃复合材料。本发明制备得到复合材料具有可见光活性能够利用LED灯或太阳光，在60min内即可实现废水中六价铬离子98.2％的还原，其光催化活性优异，可见光利用率高，且稳定性好。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，更具体地，涉及一种 Cu₂ZnSnS₄-FeBiO₃复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

当前，工业废水中重金属残留所引起的水环境污染问题和水生态恶化现象引起了人们的重视。其中来源于电镀、印染、皮革和纺织等行业废水中的六价铬(Cr(Ⅵ))，具有剧毒、高流动性等特点及潜在的致癌性和致畸性，对环境和人体健康会产生巨大的危害。相较于Cr(Ⅵ) 的危险性，三价铬(Cr(Ⅲ))的无毒性使得采用还原法降解Cr(Ⅵ)成为一种主流工艺。

相比于化学还原法，光催化还原Cr(Ⅵ)被认为是一种经济且较为方便的处理含Cr(Ⅵ)废水的方法，这种方法能有效地利用太阳光作为激发光源，在常温、常压下进行反应，成本低廉，并且可以同时处理多种污染物，其中TiO₂及其改良的典型光催化材料，因其优良的光电性能被广泛地应用于环境和能源光催化领域。

但大量研究表明TiO₂禁带宽度Eg较宽(Eg＝3.2eV)，无法在可见光条件下响应。目前缺乏高效、稳定的光催化材料，阻碍了光催化技术处理含Cr(Ⅵ)废水的大规模实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可见光响应的 Cu₂ZnSnS₄-FeBiO₃复合材料的制备方法，以解决当前TiO₂基光催化材料处理含Cr(Ⅵ)废水可见光利用率低、光催化活性低等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种Cu₂ZnSnS₄-FeBiO₃复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)制备FeBiO₃纳米晶：将铁源和铋源溶于溶剂中，搅拌混匀，同时滴加酸性添加剂，得到稳定的溶胶，溶胶经过陈化、干燥后形成前驱体，前驱体经过焙烧制得FeBiO₃纳米晶；

2)制备Cu₂ZnSnS₄-FeBiO₃复合材料：将铜源、锌源、锡源和硫源依次溶于溶剂，再加入步骤1)制备得到的FeBiO₃，搅拌混匀置入反应釜中进行反应，反应完成后，离心，洗涤，干燥，得到 Cu₂ZnSnS₄-FeBiO₃复合材料。

优选的，步骤1)中所述铁源为Fe(NO₃)₃·nH₂O、FeCl₃·nH₂O中的至少一种；所述铋源为Bi(NO₃)₃·nH₂O、BiCl₃·nH₂O中的至少一种；所述铁源和所述铋源的摩尔比为1:1.1～1.2。