[发明专利]3D花状Z型异质结光电催化剂Zn3

说明书

本发明公开3D花状Z型异质结光电催化剂Zn₃In₂S₆@α‑Fe₂O₃及其制备方法和应用。所述3D花状Z型异质结光电催化剂是Zn₃In₂S₆@α‑Fe₂O₃，按质量百分比，Fe₂O₃的负载量为3％‑7％。本发明提供的3D花状Z型异质结光电催化剂Zn₃In₂S₆@α‑Fe₂O₃，用于高效还原高毒性的Cr(VI)为无毒的Cr(III)，为含铬废水的处理提供理论基础，有助于推动光电催化技术在环境修复领域的应用。

技术领域

本发明属于光电催化领域，特别涉及一种将Cr(VI)还原为Cr(III)的3D花状Z型异质结光电催化剂Zn₃In₂S₆@α-Fe₂O₃及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，快速工业化对环境造成了严重的威胁，特别是含重金属离子废水的排放已经成为人们担心的首要问题。铬是一种典型的重金属污染物，主要来源于皮革鞣制、纺织制造、钢铁制造等行业。与其他重金属相比，铬主要以Cr(VI)和Cr(III)两种价态存在，其中，Cr(VI)因其对生物体的急性毒性而被认为是致癌物，而Cr(III)无毒，是人体必需的微量金属。因此，将Cr(VI)还原为Cr(III)被认为是一种行之有效的水处理方法。

为解决Cr(VI)的还原问题，研究人员已经开展了各种研究工作：微生物还原、化学还原和光催化还原等等。光电催化技术是近年来发展起来的一种高效的催化技术，它利用取之不尽用之不竭的太阳光作为能源，具有节能、环保、高效等特性，在电驱动下可以加快光生载流子的分离，提高太阳能转换成化学能的转化效率。目前，该技术已被广泛应用在各种催化领域，包括析氢、加氢、析氧、CO₂还原及合成氨等。该技术的关键是合理设计和构建性能优异的催化剂，它应具有良好的导电能力及高效的光吸收性能。

半导体异质结，特别是Z型电荷传导模式的异质结是公认的比较高效的光电催化剂。光激发使半导体中的电子从价带(VB)跃迁至导带(CB)，形成电子/空穴对，并且，一种半导体CB位置的e^-与另一半导体VB位置的h⁺优先结合，实现电荷分离的同时也在各自半导体上分别保留具有更强氧化/还原能力的光生电荷，保持了其原有的氧化/还原能力。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种3D花状Z型异质结光电催化剂Zn₃In₂S₆@α-Fe₂O₃，用于高效还原高毒性的Cr(VI)为无毒的Cr(III)，为含铬废水的处理提供理论基础，有助于推动光电催化技术在环境修复领域的应用。

本发明采用的技术方案是：一种3D花状Z型异质结光电催化剂Zn₃In₂S₆@α-Fe₂O₃，所述3D花状Z型异质结光电催化剂是Zn₃In₂S₆@α-Fe₂O₃，按质量百分比，Fe₂O₃的负载量为3-7％。

进一步的，按质量百分比，Fe₂O₃的负载量为5％。