[发明专利]一种改性氧化锌硫化锌复合光催化材料、制备方法及应用

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，公开了一种改性氧化锌硫化锌复合光催化材料、制备方法及应用，改性氧化锌硫化锌复合光催化材料是以氧化锌为主体，氧化锌的外层包覆有纳米片状结构的自组装的硫化锌硫化铜。其制备包括：在乙醇和水的混合溶液中加入醋酸铜、醋酸锌和PVP，搅拌一定时间后，将混合溶液加入反应釜中进行水热反应，反应完成后对产物进行离心、干燥、热处理；将上述获得的产物和硫脲加入反应釜中进行水热反应，水热反应完成后，对产物进行离心，干燥，即得到所述纳米片包覆的结构。本发明利用太阳能中的可见光，改造氧化锌硫化锌复合材料的能带结构使之对可见光响应，提高其可见光的催化效率以及稳定性，达到提高光能利用率的目的。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，尤其涉及一种改性氧化锌硫化锌复合光催化材料、制备方法及应用。

背景技术

目前，氢能源是一种具有远大发展前景的清洁能源，对于如何合理高效地获取它已经成为世界性的研究热点。而太阳能分解水制氢是制备氢能的重要制取方法之一，它具有绿色、能耗小、成本低等特点，因此受到了很大程度的关注。硫化锌作为一种重要的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙半导体材料，具有良好的光电性能，被广泛应用于各种光学和光电器件中，而纯的硫化锌因禁带宽度较宽(3.6～3.8eV)只能吸收太阳光中的紫外波段能量，而占太阳光能量的近50％的可见光部分则未能有效利用，这大大限制了它的能量利用率和催化效率。与硫化锌类似，氧化锌也因为其较宽的能量带隙(～3.4eV)而限制了其在太阳光照射下的能量利用率和催化效率。二者的复合材料在一定程度上加大了对太阳光的利用率，但是效果仍然不够理想。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：纯的硫化锌和氧化锌只能吸收太阳光中的紫外波段能量，大大限制了它的能量利用率和催化效率；两者的结合虽然在一定程度上加大了对太阳光的利用率，但是效果仍然不够理想。

解决以上问题及缺陷的难度为：通过结构设计使材料的带隙宽度达到可见光吸收范围，从而提高材料对光的吸收利用效率；

解决以上问题及缺陷的意义为：合成了一种高效稳定的光催化剂，并提供一种光催化剂结构设计的思路。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种改性氧化锌硫化锌复合光催化材料、制备方法及应用。

本发明是这样实现的，一种改性氧化锌硫化锌复合光催化材料，所述改性氧化锌硫化锌复合光催化材料是以氧化锌为主体，所述氧化锌的外层包覆有纳米片状结构的硫化锌硫化铜，其中Cu_xS在纳米片状的含量为6.7％，其余成分为硫化锌和氧化锌的复合物。

进一步，所述改性氧化锌硫化锌复合光催化材料外层包覆的纳米片状结构是自组装的硫化锌硫化铜。

进一步，所述纳米片状结构硫化锌硫化铜中Cu元素与Zn元素的百分含量比为0.08～0.16。

进一步，所述ZnS/Cu_xS是指Cu_xS掺杂于ZnS中。

本发明的另一目的在于提供一种改性氧化锌硫化锌复合光催化材料的制备方法，所述改性氧化锌硫化锌复合光催化材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一，在乙醇和水的混合溶液中加入醋酸铜、醋酸锌和PVP，搅拌一定时间后，将混合溶液加入反应釜中进行水热反应，反应完成后对产物进行离心、干燥、热处理；

步骤二，将步骤一后获得的产物和硫脲加入反应釜中进行水热反应，水热反应完成后，对产物进行离心，干燥，即得到所述纳米片包覆的结构。

进一步，步骤一中，所述水热反应温度为170℃，反应时间为12h。

进一步，步骤二中，所述水热反应温度为130℃，反应时间为4～8h。