[发明专利]一种超薄纳米片微单元空心硫化铟锌纳米笼的制备与应用

说明书

本发明公开了一种超薄纳米片微单元空心硫化铟锌纳米笼的制备方法，涉及新型纳米功能材料、光电化学领域，包括以下步骤：A、制备ZIF‑8多面体；B、将所述ZIF‑8多面体与单宁酸反应，合成核壳状的ZIF‑多面体；C、将所述核壳状的ZIF‑8多面体分散到溶液中得到核壳状ZIF‑8悬浮液，然后加入Zn(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O和InClsubgt;3/subgt;·4Hsubgt;2/subgt;O，搅拌后，再加入硫代乙酰胺，继续搅拌，之后再放入反应釜中，进行升温反应，得到沉淀物洗涤并干燥，获得空心ZnInsubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;纳米笼。此制备方法省去了移除模板的繁琐过程，极易操作，反应时间短，提供了一种提升ZnInsubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;材料的方法。所制备ZnInsubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;空心材料比表面积大，光利用率高以及薄的壳层和纳米片，在光催化降解，COsubgt;2/subgt;还原、产氢、光合成以及光电传感领域具有极其广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及新型纳米功能材料、光电化学领域，具体涉及一种超薄纳米片微单元空心硫化铟锌纳米笼及其制备方法。

背景技术

光电化学是一门将化学与电学两门科学结合起来而发展的交叉科学。光电化学的工作原理是在将光化学与电化学相结合的基础上研究物质分子或离子在基态或者激发态的氧化或还原反应情况、规律及应用，以此来实现物质能量转换，能源利用以及分析检测等目的的技术手段。光电化学反应过程主要就是指：当外加光源照射在反应体系上时，光子和电子在电极材料上产生，同时在电解液，电极材料和电极之间发生电子转移和氧化还原反应最终产生电流或者电压信号的过程。目前来讲，传统的光电化学技术主要包括太阳能电池，光电化学催化及光电化学分析三个过程。光电活性材料是把光能转变为电能的一类功能材料，作为光电化学技术中的最关键部分而受到大量关注。许多光电活性材料已经被开发，例如ZnO、TiO₂、SnO₂、BiOI、g-C₃N₄等。ZnIn₂S₄作为一种极具发展前景的光活性材料，因其突出的层状结构、低毒性和适宜的可见光吸收带隙(2.06-2.85eV)而被应用于光电探测器、光催化产氢、光还原二氧化碳、污染物光降解等。然而，ZnIn₂S₄的二维片状结构通常会发生大规模的自组装，演变成庞大的团聚体，这大大降低了活性位点，破坏了光激发电荷分离。这样体积庞大的ZnIn₂S₄还存在严重的光致电子空穴对复合和载流子迁移延迟等问题，限制了其在光电化学中的广泛应用。

中空结构的纳米材料在光催化降解、太阳能转化、和光电化学传感等多个研究领域受到了广泛关注。这种中空结构赋予了纳米材料一些出众的特性。(i)中空材料通过在空腔内的多次反射效应，增强了材料的捕光效率。(ii)薄壳结构缩短了光生载流子的转移距离，从而削弱了电子-空穴对的复合。(iii)较大的表面积为与表面相关的反应提供了丰富的活性位点，促进了光催化过程。但是，值得注意的是虽然合理的空心几何形状为调整纳米材料其理化性质提供了一条可行的路径，但通过精心设计的方法制备这些材料相对于普通固体结构来说是特别困难的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种超薄纳米片微单元空心硫化铟锌纳米笼的制备方法，实现对纳米笼形貌的精确调控。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种超薄纳米片微单元空心硫化铟锌纳米笼的制备方法，包括以下步骤：

A、制备ZIF-8多面体；

B、将所述ZIF-8多面体与单宁酸反应，合成核壳状的ZIF-8多面体；