[发明专利]一种硫化铟锌微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种硫化铟锌微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂、制备方法及应用，所述复合光催化剂的载体为硫化铟锌ZnIn₂S₄，其表面附着ZnO纳米颗粒；制备方法为先合成ZnIn₂S₄微米球花，再以ZnIn₂S₄微米球花、Zn(OAc)₂、NaOH为原料，通过水热沉积得到光催化剂前驱体，经过退火处理得到ZnIn₂S₄微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂；本发明通过将ZnO负载在ZnIn₂S₄表面，形成了具有Z型能带排布的异质结，提高光生载流子分离效率的同时，又保留了最高的氧化还原电位，反应分解的能力增强，提高催化剂在降解四环素类抗生素的效率。

技术领域

本发明涉及一种复合光催化剂，尤其涉及一种硫化铟锌微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂，还涉及所述复合光催化剂的制备方法及应用。

背景技术

光催化技术作为一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术，常用以治理水中的无机或有机污染物；其中，硫化铟锌ZnIn₂S₄作为具有尖晶石结构的三元金属硫化物之一，具有较高的热稳定性好合适的禁带宽度(约2.34～2.48eV)，对太阳光中含量较高的可见光有较高的响应，因此具有高效利用太阳能的潜力；然而，光生载流子在转移到催化剂表面的过程中容易发生复合，从而降低ZnIn₂S₄的光催化反应效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种光催化活性高的硫化铟锌微米球花 /ZnO纳米颗粒复合光催化剂，第二目的是提供上述复合光催化剂的制备方法及其在降解四环素类抗生素中的应用。

技术方案：本发明所述的硫化铟锌微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂，载体为硫化铟锌ZnIn₂S₄，其表面附着ZnO纳米颗粒，ZnIn₂S₄和ZnO之间复合形成Z型能带排布。

优选的，ZnO的负载量为复合光催化剂总质量的2％～8％。

优选的，复合光催化剂的尺寸为3～10μm。

本发明硫化铟锌微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备ZnIn₂S₄微米球花：将ZnCl₂、InCl₃·4H₂O和硫代乙酰胺溶于水中制得混合溶液A，进行水热反应，得到沉淀物，接着离心除杂干燥处理后得到 ZnIn₂S₄微米球花；

(2)制备ZnIn₂S₄微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂的前驱物：取步骤 (1)制得的ZnIn₂S₄微米球花分散在Zn(OAc)₂的乙醇溶液中，混合NaOH的乙醇溶液，得到混合溶液B；所述ZnIn₂S₄微米球花、Zn(OAc)₂和NaOH的质量比为1：1.8～7.4：0.4～1.6；接着进行溶剂热反应，得到沉淀物，接着离心除杂干燥处理后得到ZnIn₂S₄微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂的前驱物；

(3)制备ZnIn₂S₄微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂：取步骤(2)制得的前驱物，进行退火处理，得到ZnIn₂S₄微米球花/ZnO纳米颗粒复合光催化剂。