一种In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种In2S3/MIL

【技术实现步骤摘要】
一种In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于废水处理领域，涉及复合光高效催化材料，具体涉及一种 In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]城市化、现代化的快速发展致使各种重金属离子对水体的污染异常严重。在众多重金属污染物中，六价铬Cr(VI)因其高溶解度、急性毒性和潜在的致癌性严重威胁着生态系统和人类健康。因此，如何有效、绿色、经济地去除废水中Cr(VI)，已成为研究者们广泛关注的热点问题。
[0003]目前，去除废水中Cr(VI)的技术主要有吸附、膜过滤、化学沉淀和电化学还原等，这些方法虽然可以在一定程度上去除废水中的Cr(VI)，但是经常受到成本高、能耗大等问题，限制其应用和去除效率。光催化技术符合国家所提倡的新能源政策，具有有效、绿色、经济等优点，已经广泛应用于缓解能源稀缺、水环境处理等领域。
[0004]半导体光催化技术借助半导体实现太阳能的高效利用和转换，其光催化机理为：半导体吸收足够强的光子能量，激发形成电子e-和空穴h
+
；e-由半导体内部向其表面迁移，但该过程伴随着大部分e-和h
+
的复合行为。此外，半导体的光吸收能力与其带隙E
g
密切相关，当E
g
较窄时，其更多的吸收可见光或近红外光，这部分光在太阳能中所占比例较大。因此尽量抑制复合行为的发生，发展新型窄带隙半导体光催化材料或对半导体进行E
g
调控来提升催化性能意义重大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种In2S3/MIL-53(Fe) 高效光催化复合材料、制备方法及应用，解决现有技术中半导体光催化活性低、光谱响应范围窄的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0007]一种In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料，In2S3与MIL-53(Fe)质量比分别为(10～30):1。
[0008]本专利技术还具有如下技术特征：
[0009]优选的，In2S3与MIL-53(Fe)质量比分别为20:1。
[0010]本专利技术还保护一种如上所述的In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料的制备方法，该方法具体按照以下步骤进行：
[0011]步骤一，将InNO3·
4.5H2O与MIL-53(Fe)混合，加入到水中；
[0012]步骤二，将L-半胱氨酸溶于与步骤一等量的水中；
[0013]步骤三，在搅拌条件下，将步骤二中的溶液滴加到上述步骤一中的混合液中，室温搅拌后将其转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，密封反应；
[0014]步骤四，将步骤三反应完成后所得反应后混合液自然冷却至室温后，用水和无水
乙醇反复清洗，使得产物去掉杂质，随干燥，制得In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料。
[0015]步骤一中，所述的InNO3·
4.5H2O的浓度分别为：0.46mM～1.38mM，
[0016]步骤二中，所述的L-半胱氨酸的浓度分别为1.38mM～4.14mM。
[0017]步骤三中，所述的搅拌采用磁力搅拌；所述的室温搅拌时间为30min；所述的密封反应的反应温度为180℃，反应时间为24h。
[0018]步骤四中，所述的干燥过程为置于60℃烘箱中干燥12h。
[0019]优选的，所述的水为去离子水。
[0020]本专利技术还保护如上所述的In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料用于光催化去除废水中Cr(VI)的应用。
[0021]具体的，所述的光催化条件为：In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料的投加量为0.6g/L，Cr(VI)溶液浓度为10mg/L，pH＝3.5。
[0022]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0023](Ⅰ)本专利技术的高效光催化复合材料因引入In2S3致使MIL-53(Fe)微棒直径增大，并且表面更加粗糙，可提供更多的活性位点，有利于提高光催化活性。
[0024](Ⅱ)本专利技术所述高效光催化复合材料表面In元素是以In
3+
的形式存，Fe元素是以Fe
3+
存在。
[0025](Ⅲ)本专利技术所述高效光催化复合材料具有明显的介孔结构特征，特别是复合材料IM2的比表面积和孔体积均较高，分别达到了79.0368m2/g和 0.184710cm3/g，为光催化反应提供更多的吸附位点及活性位点。
[0026](Ⅳ)本专利技术所述高效光催化复合材料对可见光的吸收边缘均发生明显的红移，同时增强了500-800nm范围内的可见光吸收强度，特别是高效复合材料 IM2，In2S3与MIL-53(Fe)构建的异质结可有效地扩展材料的可见光响应范围。
[0027](
Ⅴ
)本专利技术所述高效光催化复合材料的E
g
分别1.55、1.46和1.60eV，相较于单体MIL-53(Fe)与单体In2S3，复合材料的E
g
均更窄。
[0028](
Ⅵ
)本专利技术所述高效光催化复合材料光生载流子分离和转移效率均明显增强，高效复合材料IM2光生载流子分离效率最高，高效复合材料与单体 MIL-53(Fe)和单体In2S3相比，在395nm和465nm的峰强度明显减弱，复合材料构建的异质结可以有效地促进光生载流子的分离和转移。
[0029](
Ⅶ
)本专利技术所述高效光催化复合材料在暗吸附效率和光催化还原效率方面均优于单体MIL-53(Fe)和单体In2S3，特别是高效复合材料IM2，其在光照 20min后便能去除97.04％的Cr(VI)。
附图说明
[0030]图1 (a) 是为高放大倍数下的单体MIL-53(Fe)的SEM图。
[0031]图1 (b) 是为高放大倍数下的复合材料IM2的SEM图。
[0032]图2是单体MIL-53(Fe)、单体In2S3和复合材料IM2孔径分布图。
[0033]图3是单体MIL-53(Fe)、单体In2S3和复合材料IM1、IM2和IM3的 UV-visDRS光谱图。
[0034]图4是单体MIL-53(Fe)、单体In2S3及复合材料IM1、IM2和IM3的PL 光谱图。
[0035]图5是单体MIL-53(Fe)、单体In2S3及复合材料IM1、IM2和IM3光催化还原Cr(VI)的
活性图。
[0036]以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0037]需要说明的是MIL-53(Fe)为现有技术中已知的Fe基MOFs，即铁基金属有机骨架材料。
[0038]In2S3具有较窄的E<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料，其特征在于，In2S3与MIL-53(Fe)质量比分别为(10～30):1。2.如权利要求1所述的In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料，其特征在于，优选的，In2S3与MIL-53(Fe)质量比为20:1。3.一种如权利要求1或2所述的In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料的制备方法，其特征在于，该方法具体按照以下步骤进行：步骤一，将InNO3·
4.5H2O与MIL-53(Fe)混合，加入到水中；步骤二，将L-半胱氨酸溶于与步骤一等量的水中；步骤三，在搅拌条件下，将步骤二中的溶液滴加到上述步骤一中的混合液中，室温搅拌后将其转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，密封反应；步骤四，将步骤三反应完成后所得混合液自然冷却至室温后，用水和无水乙醇反复清洗，使得产物去掉杂质，随干燥，制得In2S3/MIL-53(Fe)高效光催化复合材料。4.如权利要求3所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：董社英，张彤琛，崔浩，罗林波，黄廷林，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：