[发明专利]一种光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光催化剂及其制备方法和应用，本发明首先采用水热和煅烧方法制得花状In₂O₃，然后将上述的花状In₂O₃加入到由有机胺‑水合肼二元混合溶液中，充分搅拌均匀，随后加入镉源、锌源和硒源，搅拌均匀，转移到微波反应釜中反应，即制得纳米花状In₂O₃/Zn_xCd_1‑xSe光催化剂。本发明的制备方法具有节约能耗、原料易得、简单高效、反应条件温和、重复性好等特点，所制备出来的花状In₂O₃/Zn_xCd_1‑xSe光催化剂，具有稳定性高、比表面积大、催化效率高等显著特点，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

传统化石燃料的使用产生了大量的二氧化碳，过量排放的二氧化碳造成了全球气候的变化，造成海平面升高等一系列环境问题。有效的控制和降低大气中的二氧化碳浓度是关乎国家发展的重大需求。模拟绿色植物，利用清洁可再生太阳能将二氧化碳和水转化为碳基燃料，在减少大气中二氧化碳含量的同时，制备高附加值的碳基燃料或其他化学品，具有绿色、可持续等优点，因而极具研究前景。此外，采用微波水热合成，微波水热具有缩短反应时间、加热均匀、效率高、节约能源等特点。

硒化锌作为重要的II-VI族半导体材料，具有直接跃迁的能带结构等优点，在光电催化、光电器件、光致发光等具有广阔的发展前景与应用潜力。在光催化中，硒化锌具有相对较宽的带隙，太阳光中的可见光利用率较低，为了调节硒化锌的带隙，进一步扩展到可见光区域。通过改变锌、镉和硒组分比例的方式获得ZnxCd_1-xSe固溶体，在调节带隙和增强可见光吸收方面具有重要意义。进一步通过构建异质结在界面处形成内建电场，提高电子和空穴的分离速率，有效的提高了材料的光催化二氧化碳还原的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光催化剂及其制备方法和应用，本发明的制备方法具有节约能耗、原料易得、简单高效、反应条件温和、重复性好等特点，所制备出来的产品具有稳定性高、比表面积大、催化效率高等显著特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)花状In₂O₃的制备：将铟源、尿素和十二烷基硫酸钠加入去离子水中充分溶解并混合均匀，然后将上述混合液进行水热反应，反应结束后将产物冷却至室温、离心洗涤、干燥，再经过煅烧即制得所述花状In₂O₃；

(2)花状In₂O₃/Zn_xCd_1-xSe的制备：将步骤(1)获得的花状In₂O₃分散加入到有机胺-水合肼的二元混合溶剂中充分溶解并混合均匀，然后再加入镉源、锌源和硒源并混合均匀，之后将所得混合液置于微波反应器反应，反应结束后将产物冷却至室温、离心洗涤、干燥即制得所述花状In₂O₃/Zn_xCd_1-xSe。

优选的，所述铟源为选自三氯化铟、硝酸铟、醋酸铟或硫酸铟中的一种或多种。

优选的，所述铟源、尿素和十二烷基硫酸钠的摩尔比为1:5～10:2～5。

优选的，所述水热反应的温度为100～140℃，反应时间为10～14h。

优选的，所述煅烧的温度为300～500℃，煅烧时间为1～4h。