一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用；该制备方法包括以下步骤：a)将铁源、锌源和聚乙烯吡咯烷酮在第一溶剂存在下混合后，进行静电纺丝，再经煅烧，得到ZnFe2O4纳米纤维；b)将锌源、铟源和硫源在第二溶剂存在下混合后，加入步骤a)得到的ZnFe2O4纳米纤维，进行溶剂热反应，使得到的ZnIn2S4纳米片负载在ZnFe2O4纳米纤维上，得到硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂。与现有技术相比，本发明专利技术提供的制备方法将二维ZnIn2S4纳米片光催化剂，通过低温溶剂热的方法负载到一维铁酸锌(ZnFe2O4)纳米纤维上，从而得到ZnIn2S4/ZnFe2O4纳米复合材料，该复合材料能够对废气进行光催化降解，以达到对废气的有效处理。以达到对废气的有效处理。

【技术实现步骤摘要】
一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及无机功能材料
，更具体地说，是涉及一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会工业化和经济的迅速发展，大量的工业排放废气造成严重的污染，给人类以及动植物带来很大危害。同时，大气中的废气还导致酸雨，酸雾以及光化学烟雾等严重的环境污染问题。所以，寻找廉价、高效、节能的方法降解处理废气，已成为眼下科学研究者的热点问题。
[0003]目前来说，半导体光催化技术具有无毒，降解效率高，氧化还原能力强等优点，被认为是处理废气污染的经济有效方法之一。在现行的多种光催化剂中，硫化铟锌(ZnIn2S4)是一种被广泛研究的金属硫化物半导体光催化剂，在可见光下有良好的光吸收能力，可控的形貌结构等优点。然而ZnIn2S4同样具有许多的不足，例如光照后产生的光生电子和空穴容易快速重组，降低其光催化活性。因此，对ZnIn2S4采用不同的修饰方式，如过渡金属离子的掺杂，与其余半导体的耦合等方法以进一步提高其光催化活性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用，本专利技术提供的制备方法将二维ZnIn2S4纳米片光催化剂，通过低温溶剂热的方法负载到一维铁酸锌(ZnFe2O4)纳米纤维上，从而得到ZnIn2S4/ZnFe2O4纳米复合材料，该复合材料能够对废气进行光催化降解，以达到对废气的有效处理。<br/>[0005]本专利技术提供了一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]a)将铁源、锌源和聚乙烯吡咯烷酮在第一溶剂存在下混合后，进行静电纺丝，再经煅烧，得到ZnFe2O4纳米纤维；
[0007]b)将锌源、铟源和硫源在第二溶剂存在下混合后，加入步骤a)得到的ZnFe2O4纳米纤维，进行溶剂热反应，使得到的ZnIn2S4纳米片负载在ZnFe2O4纳米纤维上，得到硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂。
[0008]优选的，步骤a)中所述铁源为九水合硝酸铁，所述锌源为六水合硝酸锌，所述第一溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0009]优选的，步骤a)中所述铁源和锌源的摩尔比为(1～10)：1；所述聚乙烯吡咯烷酮的用量以锌源计，每mmol锌源加入1g～5g聚乙烯吡咯烷酮；所述第一溶剂的用量以锌源计，每mmol锌源加入1ml～20ml第一溶剂。
[0010]优选的，步骤a)中所述静电纺丝的电压为5kV～30kV，注射速率为0.1mm/min～0.3mm/min。
[0011]优选的，步骤a)中所述煅烧的温度为100℃～800℃，加热速率为0.5℃/min～2℃/
min，时间为1h～5h。
[0012]优选的，步骤b)中所述锌源为氯化锌，所述铟源为四水合氯化铟，所述硫源为硫代乙酰胺，所述第二溶剂为体积比为(2～6)：1的丙三醇和乙酸水溶液的混合溶剂。
[0013]优选的，步骤b)中所述锌源、铟源和硫源的摩尔比为1：(2～5)：(4～10)；所述第二溶剂的用量以锌源计，每mmol锌源加入10ml～30ml第二溶剂。
[0014]优选的，步骤b)中所述溶剂热反应的温度为10℃～100℃，时间为0.5h～5h。
[0015]本专利技术还提供了一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂，采用上述技术方案所述的制备方法制备而成。
[0016]本专利技术还提供了一种光催化处理废气的方法，包括以下步骤：
[0017]将含有废气的气体流过可见光响应的光催化剂，在光照条件下实现废气的光催化处理，所述可见光响应的光催化剂为上述技术方案所述的硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂。
[0018]本专利技术提供了一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用；该制备方法包括以下步骤：a)将铁源、锌源和聚乙烯吡咯烷酮在第一溶剂存在下混合后，进行静电纺丝，再经煅烧，得到ZnFe2O4纳米纤维；b)将锌源、铟源和硫源在第二溶剂存在下混合后，加入步骤a)得到的ZnFe2O4纳米纤维，进行溶剂热反应，使得到的ZnIn2S4纳米片负载在ZnFe2O4纳米纤维上，得到硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂。与现有技术相比，本专利技术提供的制备方法将二维ZnIn2S4纳米片光催化剂，通过低温溶剂热的方法负载到一维铁酸锌(ZnFe2O4)纳米纤维上，从而得到ZnIn2S4/ZnFe2O4纳米复合材料，该复合材料能够对废气进行光催化降解，以达到对废气的有效处理。实验结果表明，本专利技术提供的硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂对一氧化氮有较高的催化降解活性，并且可以重复使用，具有良好的化学稳定性。
[0019]同时，本专利技术提供的制备方法具有工艺简单、能耗低、经济环保等优点，且成本低，因此在废气处理中将有着良好的应用前景和潜力。
附图说明
[0020]图1为实施例1制备的ZnFe2O4纳米纤维的扫描电镜图；
[0021]图2为实施例1制备的可见光响应ZnIn2S4/ZnFe2O4复合催化剂的透射电镜图；
[0022]图3为实施例1制备的花球状ZnIn2S4材料的扫描电镜图；
[0023]图4为实施例1制备的ZnFe2O4、ZnIn2S4和实施例1～4制备的ZnIn2S4/ZnFe2O4处理废气的催化效果图；
[0024]图5为实施例1制备的ZnIn2S4/ZnFe2O4对废气降解的循环降解效果图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本专利技术提供了一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0027]a)将铁源、锌源和聚乙烯吡咯烷酮在第一溶剂存在下混合后，进行静电纺丝，再经煅烧，得到ZnFe2O4纳米纤维；
[0028]b)将锌源、铟源和硫源在第二溶剂存在下混合后，加入步骤a)得到的ZnFe2O4纳米纤维，进行溶剂热反应，使得到的ZnIn2S4纳米片负载在ZnFe2O4纳米纤维上，得到硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂。
[0029]本专利技术首先将铁源、锌源和聚乙烯吡咯烷酮在第一溶剂存在下混合后，进行静电纺丝，再经煅烧，得到ZnFe2O4纳米纤维。在本专利技术中，所述铁源优选为九水合硝酸铁(Fe(NO3)3·
9H2O)，所述锌源优选为六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·
6H2O)，所述第一溶剂优选为N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)；本专利技术对上述原料的来源及溶剂没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
[0030]在本专利技术中，所述铁源和锌源的摩尔比优选为(1～10)：1，更优选为2：1；所述聚乙烯吡咯烷酮的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：a)将铁源、锌源和聚乙烯吡咯烷酮在第一溶剂存在下混合后，进行静电纺丝，再经煅烧，得到ZnFe2O4纳米纤维；b)将锌源、铟源和硫源在第二溶剂存在下混合后，加入步骤a)得到的ZnFe2O4纳米纤维，进行溶剂热反应，使得到的ZnIn2S4纳米片负载在ZnFe2O4纳米纤维上，得到硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述铁源为九水合硝酸铁，所述锌源为六水合硝酸锌，所述第一溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述铁源和锌源的摩尔比为(1～10)：1；所述聚乙烯吡咯烷酮的用量以锌源计，每mmol锌源加入1g～5g聚乙烯吡咯烷酮；所述第一溶剂的用量以锌源计，每mmol锌源加入1ml～20ml第一溶剂。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述静电纺丝的电压为5kV～30kV，注射速率为0.1mm/min～0.3mm/min。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙俐俐，
申请(专利权)人：苏州一泓环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：