[发明专利]过渡金属磷化物修饰的氧掺杂ZnIn2

说明书

本发明公开了一种过渡金属磷化物修饰的氧掺杂ZnIn₂S₄极化光催化材料及其制备方法和用途，所述ZnIn₂S₄极化光催化材料包括具有氧掺杂和非对称层状晶体结构的ZnIn₂S₄，纳米颗粒结构的过渡金属磷化物，氧掺杂在ZnIn₂S₄非对称层状晶体结构中，过渡金属磷化物负载在ZnIn₂S₄非对称层状晶体结构表面。该ZnIn₂S₄极化光催化材料的光生载流子分离效率高，催化活性高，可用于模拟太阳光光照下，光催化降解污染物、光催化水解产氢、光催化CO₂还原、光催化有机化合物氧化。本发明的ZnIn₂S₄极化光催化材料的制备方法所用的实验原料成本低廉，容易获得，并且操作简单、成本低。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种过渡金属磷化物修饰的氧掺杂ZnIn₂S₄极化光催化材料及其制备方法和用途。

背景技术

传统石油和化石能源的消费引起全球变暖、环境污染和能源短缺等问题，成为人类可持续发展面临的重大挑战。半导体光催化技术可将低密度的太阳能转化为高密度的化学能，利用光激发产生的光生电子和空穴可在温和条件下驱动一系列氧化还原反应，被广泛应用于污染物降解、光解水产氢、CO₂还原、有机合成等领域，而光催化转化效率主要取决于光催化剂的性质。

在众多光催化材料中，ZnIn₂S₄双金属硫化物是一类新型多功能纳米材料，通常呈现二维纳米片状结构，具有禁带宽度窄、可见光响应、化学和光学性质稳定等优点。例如，Liu等报道了一种双贵金属Ag-Pd合金修饰的ZnIn₂S₄光催化剂，其产氢速率达到125.4μmolh^-1(Journal of Materials ScienceTechnology，2022，114：81-89)。专利CN201310289138.3公开了一种MoS₂/ZnIn₂S₄复合光催化产氢材料，专利CN201811525248.4公开了一种ZnO/ZnIn₂S₄异质结光催化剂。然而，单独的ZnIn₂S₄光催化剂由于存在光生载流子分离效率低、迁移阻力大的问题，导致其光催化活性还难以满足应用需求。因此，探寻新颖的改性方法提高ZnIn₂S₄材料的光催化性能是当前的研究热点，对于实现其在清洁能源和工业生产等领域的应用具有积极的推动作用。

发明内容

针对现有ZnIn₂S₄光催化材料光生载流子分离效率低，催化活性低的问题，本发明一方面的目的是提供一种过渡金属磷化物修饰的氧掺杂ZnIn₂S₄极化光催化材料，该光催化材料的光生载流子分离效率高，光催化活性高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种过渡金属磷化物修饰的氧掺杂ZnIn₂S₄极化光催化材料，其包括具有氧掺杂和非对称层状晶体结构的ZnIn₂S₄，纳米颗粒结构的过渡金属磷化物，其中氧掺杂在ZnIn₂S₄非对称层状晶体结构中，过渡金属磷化物负载在氧掺杂ZnIn₂S₄非对称层状晶体结构表面。

优选地，按ZnIn₂S₄的重量计，过渡金属磷化物的负载量优选为5～40wt％。