[发明专利]Cu:ZnIn2

说明书

本发明涉及催化剂领域，公开了一种Cu:ZnIn₂S₄‑Ti₃C₂复合光催化剂的制备方法及应用，在无贵金属Ti₃C₂上原位生长Cu掺杂ZnIn₂S₄纳米片的复合光催化剂，以三水合硝酸铜、二水合醋酸锌、四水合氯化铟、硫代乙酰胺和Ti₃C₂按照一定的比例在溶剂热条件下反应，并获得目标光催化剂，制备的光催化剂结构清晰，组成明确，在可见光照射下，可以有效还原Cr(VI)。与现有技术相比，本发明采用简单的水热合成，操作简单，成本低。所得Cu:ZnIn₂S₄‑Ti₃C₂复合光催化剂相对于纯ZnIn₂S₄光催化剂具有更大的比表面积，更强的可见光吸收能力，更有效的电荷转移能力，表现出更好的Cr(VI)去除能力。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，涉及一种在Ti₃C₂上原位生长Cu掺杂ZnIn₂S₄纳米片的复合光催化剂，特别涉及Cu:ZnIn₂S₄-Ti₃C₂复合光催化剂的制备方法及应用。

背景技术

众所周知，六价铬(Cr(VI))毒性高，是世界公认的优先污染物。Cr(VI)污染物以两种形式的阴离子(CrO₄²⁻)和(Cr₂O₇²⁻)存在于水中，被公认为是致癌和致突变的有害化学物质。与Cr(VI)相比，Cr(III)是无害的，因为Cr(III)在较宽的pH范围内溶解度低。因此，废水处理中Cr(VI)降至Cr(III)的问题越来越受到关注。

物理吸附和生物处理等技术可用于去除水体中的Cr(VI)。物理法不能彻底去除水体中Cr(VI),会对环境产生二次污染，且所需成本较大。生物法去除时间长效率低。

光催化技术作为一种极具发展前景的Cr(VI)还原技术已被广泛证实。为了实现高效去除水体中Cr(VI)，科学家已经开发出大量的半导体光催化剂。在以往的研究中，TiO₂是一种最典型的光催化剂。TiO₂是一种宽带隙半导体，其响应范围仅在紫外区域，而紫外区域仅占太阳光谱的4-5％，能量占比较少，太阳能利用率低限制其在光催化领域的应用。因此，将光催化范围扩展到可见光区域，是提高光催化反应效率的关键。

I-III-VI硫系半导体，特别是ZnIn₂S₄，现在被认为是这类半导体。它有合适的带隙(2.34-2.55 eV)，使其能够有效吸收可见光；同时，在许多反应中具有较高的化学稳定性和显著的催化活性。具体来说，这种材料的价带，由硫原子的3p轨道组成，与氧化物类似物相比向上移动，而导带中的电子变得更还原性。然而，纯ZnIn₂S₄光催化活性仍然有限。为了提高其光催化活性，元素掺杂通过调控半导体的电子结构成为最有效的方法之一。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种Cu:ZnIn₂S₄-Ti₃C₂复合光催化剂的制备方法及应用，在无贵金属Ti₃C₂上原位生长Cu掺杂ZnIn₂S₄纳米片的复合光催化剂，以硝酸铜、醋酸锌、氯化铟、硫代乙酰胺和Ti₃C₂按照一定的比例在溶剂热条件下反应，并获得目标光催化剂，制备的光催化剂结构清晰，组成明确，在可见光照射下，可以有效还原Cr(VI)。