三元可见光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种三元可见光催化剂及其制备方法，属于光催化剂技术领域。本发明专利技术所述三元可见光催化剂为CdIn2S4、MIL

【技术实现步骤摘要】
三元可见光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种三元可见光催化剂及其制备方法，属于光催化剂


技术介绍

[0002]随着经济的迅猛发展，人们面临着能源短缺和环境污染两大严峻的问题。能源紧缺和环境污染已经成为影响和制约人类社会可持续发展的瓶颈之一，构建来源丰富、清洁安全、廉价可得、可持续的新能源体系已成为突破上述发展瓶颈的关键。太阳能具有清洁、高效、安全等诸多优点，对解决能源危机起到举足轻重的作用。将太阳能转化为化学能(如氢能)具有广阔的应用前景，是解决能源危机和环境污染的有效途径。氢作为一种能源载体，能量密度高，可运可储，且燃烧后的唯一产物是水，不会对环境造成任何污染，被认为是解决未来能源短缺和环境污染问题的理想能源之一。
[0003]自1972年日本科学家Fujishima和Honda发现半导体二氧化钛电极在紫外光照下可以分解水产氢现象以来，利用太阳能通过半导体光催化剂催化分解水的研究就开始成为专家学者关注的热点，该技术有望解决人类面临的能源短缺和环境污染两大核心问题。利用太阳能光催化水产氢的核心内容之一就是催化剂的制备与选择。早期的光催化剂主要集中在无机TiO2半导体，不过其本身禁带宽度较宽，只能响应紫外光，光催化活性较低，严重限制了其实际应用。为了提高TiO2的光催化活性，通常需要对其进行改性和修饰，如负载贵金属颗粒(如Pt，Au)和过渡金属氧化物等助催化剂。在过去的几十年里，多种类型的半导体光催化剂被科研工作者陆续开发，如金属氧化物、金属硫化物、以及金属氮(氧)化物等被用于光催化领域。虽然这些催化剂在改善光催化性能方面取得了重大突破，但绝大多数光催化剂太阳能利用率较低，只能响应能量较高的紫外光(波长﹤400nm)，而波长小于400nm的光仅占到整个太阳光谱的5％左右，严重限制了其产业化。因此，必须要开发具有可见光响应的全新光催化剂，提高太阳能的转换效率同时降低制备成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的是提供一种新的三元可见光催化剂。
[0005]为达到本专利技术的上述第一个目的，所述三元可见光催化剂为CdIn2S4、MIL
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101、Ti
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Cu4Br6三者复合的催化剂。
[0006]在一种具体实施方式中，所述三元可见光催化剂的制备方法包括：
[0007]A.制备CdIn2S4/MIL
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101：将MIL
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101、CdCl2、InCl3和水混合，搅拌4h以上，加入硫代乙酰胺，继续搅拌30min以上，110～135℃反应12～24h，自然冷却至室温，得到的黄绿色沉淀，洗涤干燥得到CdIn2S4/MIL
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101，所述MIL
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101、CdCl2、InCl3、水、硫代乙酰胺的质量比为：0.4～0.8:0.1831～0.2380:0.4432～0.5762:30～35:0.45～0.675；
[0008]B.制备CdIn2S4/MIL
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101/Ti
12
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Cu4Br6：将CdIn2S4/MIL
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101，溴化铜和异丙醇混合，再加入钛酸四异丙酯，密封后在70～90℃反应60～84h，自然冷却至室温，将得到的固体洗涤干燥得CdIn2S4/MIL
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101/Ti
12
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Cu4Br6；
[0009]CdIn2S4/MIL
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101、溴化铜、异丙醇、钛酸四异丙酯的质量体积比为：0.1～0.15g：0.085～0.102g：5～6mL：0.92～1mL。
[0010]所述CdCl2为CdCl2或其水合物。
[0011]在一种具体实施方式中，所述MIL
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101、CdCl2、InCl3、水、硫代乙酰胺的质量比为：0.5～0.7：0.1831：0.4432：30：0.4500；优选为0.6：0.1831：0.4432：30：0.4500。
[0012]在一种具体实施方式中，A步骤所述洗涤干燥为用去离子水和乙醇分别洗涤三次，在40～60℃真空气氛下干燥24h以上；
[0013]B步骤所述的洗涤干燥为用异丙醇洗涤三次，置于室温下遮光自然晾干。
[0014]在一种具体实施方式中，所述MIL
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101的制备方法包括如下步骤：将Cr(NO3)3、H2BDC、HF、水混合均匀后200～240℃下恒温反应6～10h后，自然冷却至室温，去除未反应的H2BDC，离心后得到的亮绿色沉淀物，将亮绿色沉淀物烘干，并分散到乙醇中，在100～120℃下恒温活化20～25h后，自然冷却至室温，再洗涤干燥得到纯净MIL
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101(Cr)；
[0015]所述Cr(NO3)3、H2BDC、HF、水的质量体积比优选为：1.43～1.50g：1～1.05g：0.3～0.5ml：30～35ml；所述HF浓度优选为40％～50％；所述Cr(NO3)3与乙醇的质量体积比优选为1.43～1.50：50～100mL。
[0016]所述Cr(NO3)3为或其水合物。
[0017]本专利技术的第二个目的是提供上述的三元可见光催化剂的制备方法。
[0018]为达到本专利技术的第二个目的，所述三元可见光催化剂的制备方法包括：
[0019]A.制备CdIn2S4/MIL
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101：将MIL
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101、CdCl2、InCl3和水混合，搅拌4h以上，加入硫代乙酰胺，继续搅拌30min以上，110～135℃反应12～24h，自然冷却至室温，得到的黄绿色沉淀，洗涤干燥得到CdIn2S4/MIL
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101，所述MIL
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101、CdCl2、InCl3、水、硫代乙酰胺的质量比为：0.4～0.8:0.1831～0.2380:0.4432～0.5762:30～35:0.45～0.675；
[0020]B.制备CdIn2S4/MIL
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101/Ti
12
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Cu4Br6：将CdIn2S4/MIL
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101，溴化铜和异丙醇混合，再加入钛酸四异丙酯，密封后在70～90℃反应60～84h，自然冷却至室温，将得到的固体洗涤干燥得CdIn2S4/MIL
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101/Ti
12
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Cu4Br6；
[0021]CdIn2S4/MIL
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101、溴化铜、异丙醇、钛酸四异丙酯的质量体积比为：0.1～0.15g：0.085～0.102g：5～6mL：0.92～1mL。
[0022]在一种具体实施方式中，所述MIL
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101、CdCl2、InCl3、水、硫代乙酰胺的质量比为：0.5～0.7：0.1831：0.4432：30：0.4500；优选为0.6：0.1831：0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三元可见光催化剂，其特征在于，所述三元可见光催化剂为CdIn2S4、MIL
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101、Ti
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Cu4Br6三者复合的催化剂。2.根据权利要求1所述的三元可见光催化剂，其特征在于，所述三元可见光催化剂的制备方法包括：A.制备CdIn2S4/MIL
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101：将MIL
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101、CdCl2、InCl3和水混合，搅拌4h以上，加入硫代乙酰胺，继续搅拌30min以上，110～135℃反应12～24h，自然冷却至室温，得到的黄绿色沉淀，洗涤干燥得到CdIn2S4/MIL
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101，所述MIL
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101、CdCl2、InCl3、水、硫代乙酰胺的质量比为：0.4～0.8:0.1831～0.2380:0.4432～0.5762:30～35:0.45～0.675；B.制备CdIn2S4/MIL
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101/Ti
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Cu4Br6：将CdIn2S4/MIL
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101，溴化铜和异丙醇混合，再加入钛酸四异丙酯，密封后在70～90℃反应60～84h，自然冷却至室温，将得到的固体洗涤干燥得CdIn2S4/MIL
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101/Ti
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Cu4Br6；CdIn2S4/MIL
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101、溴化铜、异丙醇、钛酸四异丙酯的质量体积比为：0.1～0.15g：0.085～0.102g：5～6mL：0.92～1mL。3.根据权利要求2所述的三元可见光催化剂，其特征在于，所述MIL
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101、CdCl2、InCl3、水、硫代乙酰胺的质量比为：0.5～0.7：0.1831：0.4432：30：0.4500；优选为0.6：0.1831：0.4432：30：0.4500。4.根据权利要求2或3所述的三元可见光催化剂，其特征在于，A步骤所述洗涤干燥为用去离子水和乙醇分别洗涤三次，在40～60℃真空气氛下干燥24h以上；B步骤所述的洗涤干燥为用异丙醇洗涤三次，置于室温下遮光自然晾干。5.根据权利要求2或3所述的三元可见光催化剂，其特征在于，所述MIL
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101的制备方法包括如下步骤：将Cr(NO3)3、H2BDC、HF、水混合均匀后200～240℃下恒温反应6～10h后，自然冷却至室温，去除未反应的H2BDC，离心后得到的亮绿色沉淀物，将亮绿色沉淀物烘干，并分散到乙醇中，在100～120℃下恒温活化20～25h后，自然冷却至室温，再洗涤干燥得到纯净MIL
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101(Cr)；所述Cr(NO3)3、H2BDC、HF、水的质量体积比优选为：1.43～1.50g：1～1.05g：0.3～0.5ml：30～35ml；所述HF浓度优选为40％～50％；所述Cr(NO3)3与乙醇的质量体积比优选为1.43～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：常会，范文娟，蒋志强，古膨荣，丁芸香，罗思怡，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：