[发明专利]一种核壳结构ZnS/Ni2P复合物微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体地说涉及一种核壳结构ZnS/Ni₂P复合物微球的制备方法。

背景技术

半导体纳/微米材料具有量子尺寸效应、表面效应以及宏观量子隧道效应，呈现出许多优异的性能，且在发光材料、非线性光学材料、光敏传感器材料及光催化材料等方面具有广阔的应用前景。ZnS作为一种重要的宽禁带II-VI族化合物半导体材料，室温下其禁带宽度为3.66eV。由于它有良好的荧光效应和电致发光功能，其在电致发光器件、发光二极管(LED)、太阳能电池、传感器、平板显示器等诸多方面展现了潜在的应用。而且由于ZnS有高的能量转换效率，其可以作为高效的光催化剂，用来降解有机污染废水、还原有毒重金属等。从而使得其制备及性能研究成为人们关注的焦点。

然而随着研究的深入，发现单一组分纳米材料由于其功能的单一性使其在很多领域的应用都受到了一定程度的限制，而两种或两种以上半导体材料在纳米尺度上的复合可能产生某些新的特性，增加新的功能，进而使纳米复合材料的制备及性能研究成为纳米材料科学研究的热点。近年来，过渡金属磷化物作为一种高活性、高稳定性和具有抗硫中毒性能的新型催化材料,由于其在诸多方面的应用，已经引起了广泛的关注。在过渡金属磷化物中，尤以磷化镍为典型，磷化镍不仅在催化方面展现了很好的应用,还可以作为抗腐蚀、抗磨损及防水材料,磷化镍展现了潜在的应用前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种核壳结构ZnS/Ni₂P复合物微球的制备方法，简便易行，制得的ZnS/Ni₂P复合微球具有优越的光催化性能。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种核壳结构ZnS/Ni₂P复合物微球的制备方法，包括以下步骤：

1)制备硫化锌微球：将1mmol Zn(CH₃COO)₂·2H₂O溶于15mL蒸馏水中，磁力搅拌下，继续加入0.45mL冰醋酸，磁力搅拌片刻后，再向体系中加入1.5mmol硫脲，继续搅拌至溶液无色透明，将所得溶液转移至20mL内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，于170℃下在恒温箱中反应8h，待反应结束，自然冷却，离心分离，分别用蒸馏水和无水乙醇对样品进行洗涤，于60℃在真空干燥箱中干燥6h，即得白色的硫化锌粉末；

2)制备ZnS/Ni₂P复合微球：将步骤1)制得的硫化锌粉末在磁力搅拌下溶于盛有13～16mL蒸馏水的聚四氟乙烯反应釜中，向其中加入水溶性镍盐，搅拌片刻，再加入柠檬酸，继续搅拌至体系均匀后，加入十二烷基硫酸钠(SDS)，继续搅拌至体系均匀后加入黄磷，将反应体系置于恒温箱于160℃～200℃反应16～20h，待反应结束，自然冷却，离心分离，分别用蒸馏水、苯和无水乙醇对样品进行洗涤，然后将产物置于50～70℃的真空干燥箱中干燥18～24h，即得灰色的ZnS/Ni₂P粉末。

所述的水溶性镍盐是硝酸镍、硫酸镍、氯化镍、乙酸镍中的一种或几种。

所述的聚四氟乙烯的填充度应控制在70％～80％。

所述的硫化锌粉末：水溶性的镍盐：柠檬酸：黄磷的摩尔比为3:1.5:[1.5～4.5]:[1.5～4.5]。

由上述方法制备的核壳结构ZnS/Ni₂P复合物微球可用作光催化剂降解染料废水。

本发明ZnS/Ni₂P复合微球的形成机理：首先，反应之前，溶液中的Ni²⁺先与柠檬酸进行络合；其次，在反应过程中，Ni²⁺可以缓慢释放进溶液中，而硫化锌微球表面所带电位为负电位，通过静电作用，Ni²⁺吸附在硫化锌微球的表面。最后，在水热条件下，Ni₂P纳米颗粒逐渐形成并包覆在硫化锌微球的表面。

本发明的有益效果：

本发明方法采用的原料简单易得，方法简便易行，条件易于控制。所用溶剂是水，价格低廉且环保。

本发明最后形成的ZnS/Ni₂P复合微球形貌好，且通过扫描可以看出Ni₂P纳米颗粒均匀的包覆在硫化锌微球的表面。

本发明制得的ZnS/Ni₂P复合微球展现了较单独的硫化锌微球更为优越的光催化性能。

以下具体说明本发明的效果，光催化性能测试过程如下：