[发明专利]一种二氧化铈硫化铟光催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种二氧化铈硫化铟光催化材料及其制备方法与应用，本发明首先制得CeO₂，将氯化铟和硫代乙酰胺溶解在去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，磁力搅拌，之后加入CeO₂，磁力搅拌，得混合溶液，水热反应，水热法合成In₂S₃单体时，In₂S₃的形核过程为均匀形核。当引入CeO₂空心球时，In₂S₃借助于CeO₂空心球的表面形核，形核功小，更容易形核。当水热制备CeO₂/In₂S₃异质结构，In₂S₃纳米片的会优先于空心球的表面形核，得到的CeO₂/In₂S₃异质结构比表面积大，光催化还原性强，增加了CeO₂的光吸收范围，提高了可见光的利用率。

技术领域

本发明涉及一种二氧化铈硫化铟光催化材料及其制备方法与应用，属于无机光催化材料技术领域。

背景技术

随着当前社会工业化生产的不断发展，工业生产过程中产生的污水、染料、抗生素等污染物已经对人们的生活以及身体健康造成了严重的影响。因此，治理净化环境成为亟待解决的问题。在当前的环境问题整治中，半导体光催化技术具有可直接利用太阳能作为光源来驱动氧化还原反应的独特性能，在解决环境问题方面崭露头角。

二氧化铈作为一种特别有效的光催化剂，因其无毒，高效，氧化还原特性和出色的光学特性而引起了研究人员的兴趣。纳米级二氧化铈在光催化领域一直都是研究的热点，二氧化铈是一种相对便宜的稀土金属氧化物，具有特殊的电子轨道结构、独特的光学、氧化还原性能和高储氧能力，以其潜在的形成氧空位和高化学稳定性等优点。CeO₂与其他半导体构成异质结，已有大量文献报道，例如，中国专利文献CN110605111A公开了一种二氧化铈/二氧化钛异质结微纳材料及其制备方法和应用，中国专利文献CN110665519A公开了一种可见光驱动下活化过一硫酸氢钾复合盐的CeO₂/Co₃O₄光催化剂的制备方法，中国专利文献CN114377709A公开了一种用水热法制备CeO₂/Ce(OH)CO₃异质结的方法。

硫化铟是一种n型半导体材料，带隙为2eV的窄带隙，具有高光敏性、光导电性、化学物理性质稳定、较高的电子载流子迁移率和良好的热稳定性，是一种良好的光催化剂。由于CeO₂和In₂S₃合适的能带结构，CeO₂/In₂S₃异质结构可以有效的提高光的利用率，提高载流子的寿命，从而提高光催化效率。但目前CeO₂/In₂S₃异质结构光催化材料极少有报道，即便有报道，也存在光催化还原性能差的缺陷，如中国专利文献CN108525677A公开了一种二氧化铈与硫化铟锌纳米片复合可见光催化剂的制备方法，制备步骤是：将制备好的二氧化铈加入到含有氯化锌、四水合三氯化铟、硫代乙酰胺的乙醇水溶液中，于160-200℃微波水热反应1-3h，收集沉淀并洗涤、烘干得到。该复合催化剂具有较强的CO₂可见光还原性能。该复合可见光催化剂形貌为二氧化铈负载到硫化铟锌纳米片，比表面积小，光催化还原性能差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种二氧化铈硫化铟光催化材料及其制备方法与应用。

本发明的二氧化铈硫化铟光催化材料微观形貌为硫化铟纳米片负载在二氧化铈空心球的表面，且二氧化铈与硫化铟构成n-n型异质结构，能有效的分离光生载流子，实现了太阳光下高效光催化降解甲基橙，且二氧化铈硫化铟光催化材料可回收利用，极大地降低了生产成本。

本发明是通过如下技术方案实现的：