[发明专利]一种WO3

说明书

一种WO₃/Ag:ZnIn₂S₄复合半导体光催化剂制备方法，涉及一种半导体光催化剂制备方法，本发明为一种用于增强可见光光催化活性的金属离子掺杂缺陷型半导体的制备方法，以三元硫化物ZnIn₂S₄为参照，将Ag⁺、锌源、铟源、硫源和氧化钨按照一定的摩尔比在水热条件下反应，并获得目标光催化剂。这种新型的可见光光催化剂结构清晰，组成明确，通过Ag⁺的掺杂可以显著增强ZnIn₂S₄的可见光光谱响应范围，与氧化钨复合后可以使光生载流子的扩散范围增大，抑制光生电子‑空穴对的重组从而增强可见光催化活性，是一种有前途的可见光光催化材料。

技术领域

本发明涉及一种光催化剂制备方法，特别是涉及一种WO₃/Ag:ZnIn₂S₄复合半导体光催化剂制备方法。

背景技术

氢能，作为一种环境友好、清洁无污染的新型能源可以通过光催化分解水来制备。为了实现高效水分解产氢，人们已经开发出大量用于制氢的半导体光催化剂。包括TiO₂和其他氧化物半导体在内的传统光催化剂由于自身较大的禁带宽度（3.0eV），只能吸收仅占太阳光谱5%的紫外光。因此，在该领域中，最关键的挑战之一是开发可见光活性光催化剂。

近年来，ZnIn₂S₄作为Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ三元硫族化合物的一个重要组成部分，因其独特的光学性质和显著的太阳能采集能力（Eg～2.35 eV），加之高稳定性和光电导性而在光催化产H₂中得到了深入的研究。 然而，相对较高的价带能量和光致电子具有更快的复合过程仍然不能满足我们的要求。因此，如何增大宽带隙半导体材料的可见光光谱响应范围，同时缩短光生载流子从半导体内部转移至表面所需要的时间，进而降低载流子的重组速率而增强光催化活性，已成为光催化研究领域亟待解决的问题。由于Ag⁺具有4d电子结构，在ZnIn₂S₄中掺杂少量Ag⁺，可在半导体中产生Ag4d施主能级，因其具有比ZnIn₂S₄更广的光谱响应范围，电子可以从该价带光激发到导带，因此能够提高光子的利用率，以这种方式增强了光催化活性。

随着研究的不断深入，我们发现，过渡金属氧化钨（WO₃）具有较好的光催化效率，并能更好的利用阳光。而且WO₃的禁带宽度较窄，可以高效的利用可见光，它还具有无毒，自然界矿产资源丰富，廉价等优点，因而其应用领域十分广泛，也一直被视为合成各种功能复合材料的重要基石。研究发现，氧化钨能够被引入到各种半导体光催化剂中，形成氧化钨型复合半导体光催化剂，由于其优异的载流子迁移率可以使光生载流子的扩散范围增大，抑制电子与空穴的复合，延长寿命，使其具有更加优异的光催化性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WO₃/Ag:ZnIn₂S₄复合半导体光催化剂制备方法，本发明以三元硫化物ZnIn₂S₄为基础，通过水热法将Ag⁺均匀的掺杂于ZnIn₂S₄中，并且使之与WO₃复合；并将制备的催化剂应用于光催化产氢中。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种WO₃/Ag:ZnIn₂S₄复合半导体光催化剂制备方法，所述制备一种氧化钨复合金属离子掺杂缺陷型半导体光催化剂，以三元硫化物ZnIn₂S₄为基础，通过水热法将Ag⁺均匀的掺杂于ZnIn₂S₄中，并且使之与WO₃复合；