[发明专利]一种碳基硫化物复合光催化剂及制备方法以及其在降解重金属中的应用

说明书

本发明公开了一种碳基硫化物复合光催化剂及制备方法以及其在降解重金属中的应用。该制备方法包括如下步骤：(1)将碳源加入到溶剂中，在160～200℃条件下反应得到Cs；或进一步将Cs煅烧，得到煅烧后的Cs；(2)将Cs或煅烧后的Cs加入到无水乙醇中，超声混匀后加入锡化物和含硫化合物，在160～180℃下进行反应，得到SnS₂@Cs；(3)将SnS₂@Cs和PVP加入到水中，搅拌混合均匀，离心洗涤，然后将获得中间产物、苯胺和六水合绿化铁加入到水中，在0～1℃、暗环境条件下进行反应，得到碳基硫化物复合光催化剂。本发明中制备的复合光催化剂具有良好的氧化还原作用，可用于降解重金属或染料。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，特别涉及一种碳基硫化物复合光催化剂及制备方法以及其在降解重金属中的应用。

背景技术

近十几年来，随着人类经济的飞速发展和所需要的能源资源快速增长的同时，人类将面临着能源危机和环境污染的发展难题。而解决这两个难题要从开发可持续发展的新能源和保护环境为根本点。在工业发展过程中所排出的的污水含有剧毒性的镉、铬、铅等重金属污染物。此类污水在排放过程中会危害动植物的生长及人类的健康，有着至高的致癌可能性，严重危害人类的健康。

目前处理重金属工业废水的方法有吸附法、化学氧化还原法、光催化剂降解法等。吸附法对重金属污水的处理耗时长且不到排放标准。化学氧化还原法处理污水能耗大，可能产生有毒的副污染物，对环境造成二次污染。光催化降解是利用取之不尽用之不竭的太阳能进行光催化降解污水中的重金属，是一种绿色环保的新能源技术。

目前，光催化降解有机污染物及重金属污染物的首要解决问题是研发高效稳定的光催化剂。SnS₂是一种层状结构的半导体材料，属于直接带隙半导体化合物。SnS₂的禁带宽度在2.0-2.2eV，它对可见光有着良好的响应，能大效率的利用太阳光，是一种很有潜力的高效吸收太阳能的可见光驱动光催化剂。但是，纯的SnS₂纳米片，存在着光生电子空穴对的分离效率低，复合快，寿命短的不足，致使其光催化效率低。研究发现，对SnS₂进行金属、助催化剂的负载或者非金属离子的参杂能够有效的提高其光催化活性，特别是对SnS₂进行非金属碳的负载，对其光催化活性有着显著的提高，这是因为PANI生长在SnS₂上的同时负载在碳球上改变了SnS₂的能级结构。加快了光生电子空穴电子对的分离，有效抑制了它们的复合，延长了电子空穴对的寿命，并促进了光生电子空穴的氧化还原能力增强。二维的半导体材料由于具有良好的光学、电子性质及大的比表面积在光催化反应中占据着独特的结构优势。但截止至今，尚未有基于碳基的二维纳米花状结构的光催化材料的相关报道。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种碳基硫化物复合光催化剂的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述方法制备得到的碳基硫化物复合光催化剂。

本发明的再一目的在于提供所述碳基硫化物复合光催化剂的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种碳基硫化物复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备碳球Cs

①将碳源加入到溶剂中，搅拌混合均匀，然后在160～200℃条件下进行反应，待反应结束后，离心洗涤，干燥，得到Cs；

或

②将碳源加入到溶剂中，搅拌混合均匀，然后在160～200℃条件下进行反应，待反应结束后，离心洗涤，干燥，得到Cs；再将Cs置于保护性气体氛围、400～800℃条件下进行煅烧，得到煅烧后的Cs；

(2)制备SnS₂@Cs