[发明专利]CaTiO3

说明书

本发明提供CaTiO₃@ZnIn₂S₄纳米复合材料，以中空CaTiO₃长方体为基底，将三元硫化物ZnIn₂S₄纳米片在长方体外层进行均匀包覆。与现有技术相比，本发明提供的CaTiO₃@ZnIn₂S₄纳米复合材料，其所用原料易于购买，资源丰富且价格较低，绿色环保，且制备方法简单，易于操作，便于大规模生产；将本发明制备得到的CaTiO₃@ZnIn₂S₄纳米复合材料作为光催化剂，产氢量得到了明显提高，在6h内光催化产氢量达到125016.4μmol/g，并且在光催化制氢过程中保持良好的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及光催化剂CaTiO₃@ZnIn₂S₄纳米复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

自20世纪70年代初，藤岛和本田发现TiO₂可用于光催化裂解水制氢以来，裂解水制氢已成为解决能源危机和环境污染问题的最具前景的方法之一。到目前为止，利用半导体材料作为光催化剂在光催化裂解水制氢应用中已经取得了很大的进展。为了提高制氢率，所选择的半导体光催化剂应满足各种标准，如具有匹配的禁带宽度以尽可能吸收太阳能，有效地分离光生电子和空穴，满足水裂解的氧化还原势，以及良好的化学稳定性等。然而，由于许多半导体光催化剂在可见光范围内的捕光效率和量子产率较低，所以研制一种高效的半导体光催化剂至关重要。

钙钛矿型结构的复合氧化物CaTiO₃具有较好的光催化活性，稳定性，抗光蚀性等，有望作为光催化剂材料进行裂解水制氢应用。然而，CaTiO₃本身禁带宽度较大，对可见光的吸收较低，降低了太阳能的利用率，限制了其在光催化水制氢领域中的应用。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明利用ZnIn₂S₄低毒、禁带窄(～2.4eV)和较高的化学稳定性等特性，将其与钙钛矿型CaTiO₃复合，构造异质结结构来提高光催化性能，进而拓宽光吸收范围、增强电子-空穴对分离与转移。

具体的，本发明提供一种CaTiO₃@ZnIn₂S₄纳米复合材料，以中空CaTiO₃长方体为基底，将三元硫化物ZnIn₂S₄纳米片在长方体外层进行均匀包覆。

本发明的另一目的在于提供一种上述CaTiO₃@ZnIn₂S₄纳米复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将硝酸钙、钛酸四丁酯与聚乙二醇-200混合后，于180～200℃下水热溶剂热反应15～20h，得到中空CaTiO₃长方体；

(2)将所述中空CaTiO₃长方体与氯化锌、氯化铟，硫代乙酰胺混合在80℃的油浴中搅拌2～3h，得到所述CaTiO₃@ZnIn₂S₄纳米复合材料。

优选的，所述步骤(1)中硝酸钙、钛酸四丁酯与聚乙二醇-200的摩尔比为 (0.25～0.4):1:1。

优选的，所述步骤(1)中水热溶剂热反应前还加入氢氧化钠。

优选的，所述步骤(1)中氢氧化钠与钛酸四丁酯的摩尔比为(1×10^-4～3×10^-4):1。