[发明专利]可见光响应的CdS/(cal-Ta

说明书

本发明涉及一种可见光响应的CdS/(cal‑Ta₂O₅‑SiO₂)复合光催化剂的制备方法。该方法是把氯化钽溶于乙醇水溶液中，用柠檬酸调节pH=4‑6，然后加入硅球搅拌3‑8h，离心分离后，80度干燥，然后400‑600度煅烧2h得到样品，然后重复上述步骤3次，得到Cal‑Ta₂O₅‑SiO₂样品。将该样品浸入0.2M Cd(AC)₂溶液中2‑3min，再将其浸入50‑80ml的0.2M Na₂S溶液中2‑3min，离心，水洗。放入80℃烘箱干燥12‑16小时。如此重复3次，最后所得样品命名为CdS/（cal‑Ta₂O₅‑SiO₂）。本发明方法新颖，前驱体较便宜，尺寸均一，并且具有很高的光催化活性和催化寿命，具有潜在的工业实际应用价值。

技术领域

本发明涉及一种可见光响应的CdS/(cal-Ta₂O₅-SiO₂)复合光催化剂的制备方法。

背景技术

五氧化二钽在染料降解及光解水方面是一种很有前景的光催化剂。与其它光催化材料相比，五氧化二钽具有化学稳定性高、光催化效率高、环境友好、压电常数高和折射率高等显著优点。五氧化二钽与二氧化钛相比，Ta的5d轨道比Ti 3d轨道更负，其氧化还原能力更强，其氧化物和盐类都受到广泛关注和研究。近年来，五氧化二钽基的光催化剂也慢慢应用于光催化反应中。然而由于五氧化二钽带隙为3.9-4.0eV，这个带隙能只能被紫外光所激发。而纯的紫外光只占太阳光谱能量的4-5%，而45%太阳光谱能量的可见光部分和室内照明光源无法被五氧化二钽光催化剂利用。这极大限制了五氧化二钽作为光催化剂的应用。如今能源短缺，太阳能将成为未来极为有效的清洁能源和可再生能源，在工业和实际生活中占有重要的意义。因此制备可见光响应的具有高催化活性的催化剂将是科学研究的重点。

窄带隙半导体材料能够吸收可见光，但它们氧化还原电位较低，光解稳定性差，这些限制了其光催化应用。选择窄带隙半导体氧化物和宽带隙Ta₂O₅材料复合不但使Ta₂O₅材料能够可见光响应，而且宽带隙Ta₂O₅的加入还能解决窄带隙半导体材料面对的问题。目前，有关五氧化二钽基的复合物，有三维的介孔In₂O₃/Ta₂O₅复合物，规则介孔CdS/Ta₂O₅和CdS和硅加强的Ta₂O₅介孔材料复合物，这些都很大程度上拓展了光吸收，具有较高的光催化活性。尤其是CdS/Ta₂O₅介孔复合物，因为介孔内部有效地电荷转移而具有可见光下较为出色的光催化活性。

然而Ta₂O₅原料很容易聚集且比表面积小，如何提高其比表面积是一项备受关注的研究方面。目前，大部分是CdS与介孔Ta₂O₅复合，但这种方法使介孔很容易被破坏，不够稳定。因此，如何选取一种方法得到稳定高效的Ta₂O₅和CdS复合光催化材料，仍然是一个巨大的挑战。

发明内容