[发明专利]一种空心ZnCdS负载V-SrTiO3

说明书

本发明涉及光催化材料技术领域，且公开了一种空心ZnCdS负载V‑SrTiO3微球的异质结光催化材料，包括以下配方原料及组分：V掺杂SrTiO₃多孔微球，2‑甲基咪唑、Zn(NO₃)₂、硫代乙酰胺、Cd(NO₃)₂。该一种空心ZnCdS负载V‑SrTiO₃微球的异质结光催化材料，V掺杂SrTiO₃多孔微球粒径更小、比表面积更大，钒离子的掺杂在SrTiO₃的价带和导带之间引入了杂质能级，使其光吸收边发生红移，拓宽了可见光吸收波段，空心结构的ZnCdS固溶体负载V‑SrTiO₃微球表面，两者之间通过I型异质结载流子传输机制，促进了光生电子的分离，异质结中大量的孔隙结构和空心结构为光生电子通过的传输通道，进一步减少了光生电子和空穴的重组和复合，表现出优异的光催化产氢活性。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体为一种空心ZnCdS负载V-SrTiO₃微球的异质结光催化材料及其制法。

背景技术

氢能是世界上最最干净的能源，氢气的燃烧热值高，燃烧性能优异，目前工业上制取氢气的方法主要有水煤气法、甲醇制氢、电解水制氢等，光催化产氢是一种新型高效的产氢方法，当光辐射在半导体上，辐射的能量大于半导体的禁带宽度时，半导体内电子受激发从价带跃迁到导带，而空穴则留在价带，使电子和空穴发生分离，然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气实现光催化产氢。

目前的光催化产氢材料主要有钽酸盐、钛酸盐、石墨相氮化碳、过渡金属硫化物等，过渡金属硫化物ZnCdS固溶体，相比于单一的ZnS或CdS，其具有带隙较窄，光蚀现象较轻等优点，钛酸盐如TiO₂、SrTiO₃等具有良好的光化学活性，在光催化产氢、光化学降解等方面具有重要的应用，但是SrTiO₃的3.2eV的带隙较宽，只能在紫外光照射下才具有光化学活性，在可见光范围下的光化学响应性不高，并且SrTiO₃的光生电子和空穴很容易复合，大大降低了SrTiO₃的光催化产氢性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种空心ZnCdS负载V-SrTiO3微球的异质结光催化材料及其制法，解决了SrTiO₃光催化剂在可见光范围下的光化学活性很低的问题，同时解决了SrTiO₃的光生电子和空穴容易复合的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空心ZnCdS负载V-SrTiO₃微球的异质结光催化材料，包括以下原料及组分：V掺杂SrTiO₃多孔微球，2-甲基咪唑、Zn(NO₃)₂、硫代乙酰胺、Cd(NO₃)₂，质量比为1-3:30-65:10:45-50:7-9

优选的，所述空心ZnCdS负载V-SrTiO₃微球的异质结光催化材料制备方法包括以下步骤：

(1)在氮气氛围中，反应瓶中加入蒸馏水溶剂、表面活性剂司盘80和吐温60，搅拌均匀后加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺，再加入氧化剂过硫酸铵和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，缓慢滴加引发剂亚硫酸氢钠，在30-40℃下匀速搅拌反应1-3h，使用蒸馏水和乙醇离心分离洗涤并干燥，制备得到聚丙烯酰胺纳米微球。