一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，其制备方法如下：首先以钛网、钛酸异丙酯、乙酰丙酮、乙二胺四乙酸二钠为原材料，水热法制备二氧化钛纳米锥阵列，以InCl3、(CH3COO)2Zn

A preparation method of titanium dioxide nano cone array / indium zinc sulfide photocatalyst with sulfur vacancy

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及材料
，具体涉及一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着工业化进程的加快，环境污染和能源短缺成为了两大全球型问题。社会各界对环境和能源的关注度日益提高，如何利用先进的科学技术不断开发清洁能源、保护环境成为学术界广为关注的问题。光催化为能源环境问题提供了一种可靠、发展前景广阔的途径，早在1972年Fujishima和Honda教授就在Nature上首次发表TiO2光催化裂解水技术。自此，光催化技术便引起了广泛关注，光催化技术具有清洁高效、成本低、可控性和发展性强等优点。。
[0003]在过去的几十年中，已经开发了各种半导体光催化剂。TiO2由于其独特的光学和电子特性、高化学稳定性、光腐蚀电阻性、强大的氧化还原能力、可忽略不计的毒性以及较低的成本，被认为是构建光催化纳米材料或薄膜的理想材料。同时，TiO2也是工业化应用最为广泛的光催化材料。但是，TiO2是一种宽禁带半导体材料，禁带宽度通常大于3.0eV，使TiO2仅对紫外线(UV)作出反应，然而紫外线占太阳光的很小一部分(约为5％)，导致太阳能利用效率低下。ZnIn2S4是典型的三元层状金属硫族化物半导体，可调带隙为2.06～2.85eV，导带约为
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1.21eV，具有较强的光生电子的还原能力，在可见光照射下具有产氢活性。ZnIn2S4除了合适的能带结构外，与CdS和PbS相比，还具有突出的稳定性、环境友好性。
[0004]TiO2化学稳定性好、应用范围广，ZnIn2S4具有良好的可见光响应、还原能力强。两种半导体光催化剂都具有巨大的发展潜力。但是，TiO2具有可见光利用率低，ZnIn2S4载流子易复合等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种二氧化钛纳米锥阵列含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，制备得到的光催化剂能够解决让光生电子
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空穴易复合，光催化效率低的问题。
[0006]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种二氧化钛纳米锥阵列。根据本专利技术的实施例，以钛网为基底，通过水热法制得所述二氧化钛纳米锥阵列。
[0007]在本专利技术的另一个方面，本专利技术提出了一种二氧化钛纳米锥阵列的制备方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括以下步骤：
[0008](1)将钛网分别用丙酮、异丙醇、乙醇、去离子水超声清洗，清洗结束后取出钛网烘干；
[0009](2)将乙酰丙酮和钛酸异丙醇依次滴入乙二胺四乙酸二钠溶液中搅拌至溶液透明；
[0010](3)将洗净的钛网斜靠放入步骤(2)中溶液中，移至高压釜中，180
‑
200℃水热反应5
‑
6h，然后自然冷却至室温，取出附着TiO2的钛网基底，分别用无水乙醇和蒸馏水多次冲洗，即得所述二氧化钛纳米锥阵列。
[0011]另外，根据本专利技术上述实施例的一种二氧化钛纳米锥阵列的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，钛网规格为20mm*30mm*0.27mm，100
‑
200目。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，清洗时间分别为30
‑
40min。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述步骤(1)中，乙酰丙酮、钛酸异丙醇和乙二胺四乙酸二钠的体积比为20:3:180，乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.75mol/L。
[0015]在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌的制备方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括以下步骤：
[0016]将InCl3、Zn(CH3COO)2·
2H2O和硫代乙酰胺溶解于去离子水中，然后在室温下搅拌至均匀，得到混合溶液，将以钛网为基底的TiO2纳米锥阵列样品放入混合溶液中，然后放入烘箱中发生水热反应，得到以钛网为基底的二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌复合材料。
[0017]另外，根据本专利技术上述实施例的一种二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述InCl3、Zn(CH3COO)2·
2H2O和硫代乙酰胺的摩尔比为2:1:8。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述水热反应的温度为150
‑
160℃，水热反应保温时间9
‑
11h。
[0020]在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括以下步骤：
[0021]将InCl3、Zn(CH3COO)2·
2H2O和硫代乙酰胺溶解于去离子水中，然后在室温下搅拌至均匀，然后加入N2H4·
H2O搅拌至均匀，得到混合溶液，将以钛网为基底的TiO2纳米锥阵列放入混合溶液中，在烘箱中发生水热反应，得到以钛网为基底的二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂。
[0022]另外，根据本专利技术上述实施例的一种二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：
[0023]在本专利技术的一些实施例中，所述InCl3、Zn(CH3COO)2·
2H2O和硫代乙酰胺的摩尔比为2:1:8；每1mmol的InCl3中对应加入5
‑
6ml的N2H4·
H2O；N2H4·
H2O的质量分数为80
‑
85％。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，水热反应的温度为150
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160℃，水热反应保温时间9
‑
11h。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]1)本专利技术中二氧化钛纳米锥阵列显著提高了材料的吸光性能，同时使用钛网作为基板，为光催化器件转化也提供了一定的参考价值。
[0027]2)本专利技术制备的二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化剂在ZnIn2S4中引入缺陷硫空位，作为电子“陷阱”，进一步加速光催化载体的分离效率。其次，二氧化钛纳米锥阵列与含有S空位的ZnIn2S4在S
‑
Ti键和内部电场作用下，形成三维界面结构，各部分优
势协同构成Z
‑
scheme光催化体系，从而实现更高效的光催化性能。
[0028]3)本专利技术制备的复合材料具有可见光响应的能力并且抑制载流子的快速复合。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例中二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化材料的制备流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例1中二氧化钛纳米锥阵列/含硫空位的硫化铟锌光催化材料的XRD图谱；
[0031]图3中，均为实例1所制备样品，图a为低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛纳米锥阵列，其特征在于：以钛网为基底，通过水热法制得所述二氧化钛纳米锥阵列。2.一种根据权利要求1所述的二氧化钛纳米锥阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钛网分别用丙酮、异丙醇、乙醇、去离子水超声清洗，清洗结束后取出钛网烘干；(2)将乙酰丙酮和钛酸异丙醇依次滴入乙二胺四乙酸二钠溶液中搅拌至溶液透明；(3)将洗净的钛网斜靠放入步骤(2)中配制的溶液中，移至高压釜中，180
‑
200℃水热反应5
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6h，然后自然冷却至室温，取出附着TiO2的钛网基底，分别用无水乙醇和蒸馏水多次冲洗，即得所述二氧化钛纳米锥阵列。3.根据权利要求2所述的一种二氧化钛纳米锥阵列的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，钛网规格为20mm*30mm*0.27mm，100
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200目。4.根据权利要求2所述的一种二氧化钛纳米锥阵列的制备的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，清洗时间分别为30
‑
40min。5.根据权利要求2所述的一种二氧化钛纳米锥阵列的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，乙酰丙酮、钛酸异丙醇和乙二胺四乙酸二钠的体积比为20:3:180，乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.75mol/L。6.一种二氧化钛纳米锥阵列/硫化铟锌的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将InCl3、Zn(CH3COO)2·
2H2O和硫代乙酰胺溶解于去离子水中，然后在室温下搅拌至均匀，得到混合溶液，将以钛网为基底的TiO2纳米锥阵列样品放入混合溶液中，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍智勇，李子星，江宇，周宇，吕珺，汪嘉恒，张茂峰，张勇，吴玉程，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：