一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用，属于光催化剂技术领域。本申请铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂是由铬离子和/或铬化合物掺杂于硫化镉/氧化锌复合物上构成。其制备方法包括：制备硫化镉/氧化锌复合物，并将硫化镉/氧化锌复合物分散于硝酸铬的水溶液中，得到反应液；将反应液调节至pH＝8

【技术实现步骤摘要】
一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用


[0001]本申请属于光催化剂
，尤其涉及一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]利用光催化技术直接氧化苯制备苯酚是当前苯酚制备的研究热点，具有合成路线短、反应条件温和、原子经济性高以及制备过程清洁、绿色的优点。但是，利用光催化技术氧化苯制备苯酚时，通常会因为光催化剂的吸收与选择性能、催化活性及催化稳定性等限制，导致苯酚的选择性和产率降低。因此，开发能够提高苯酚选择性和产率的光催化剂极为关键。
[0003]目前，光催化剂主要为氧化锌半导体光催化剂和硫化镉/氧化锌复合光催化剂。其中，氧化锌半导体光催化剂具有光稳定性好、廉价、无毒等优点，是当前应用最广泛的光催化剂，但由于氧化锌半导体光催化剂的禁带宽度较大，并且光吸收波长范围主要分布在太阳光的紫外区等原因，从而限制其对可见光的利用；同时，氧化锌半导体光催化剂的光生载流子的复合率较高，导致量子效率降低，影响催化活性。
[0004]硫化镉/氧化锌复合光催化剂可以将光的吸收范围扩展到可见光区域，使得禁带宽度变窄，同时光生电子
‑
空穴对得到有效分离，有利于提高催化活性。但是，硫化镉/氧化锌复合光催化剂仍然存在光谱响应范围较窄、光生电子
‑
空穴的分离效率较低的问题，从而导致利用光催化技术氧化苯制备苯酚的选择性和产率不理想，不利于光催化技术氧化苯制备苯酚的应用发展。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用，旨在解决现有光催化剂用于光催化氧化苯制备苯酚的选择性和产率不理想的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本申请实施例的技术方案是：
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0008]制备硫化镉/氧化锌复合物；
[0009]将所述硫化镉/氧化锌复合物分散于硝酸铬的水溶液中得到反应液，将所述反应液调节至pH＝8
‑
10后，搅拌反应；
[0010]反应后将反应液过滤，并对滤出的固形物III依次进行洗涤、干燥和煅烧，即得铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂。
[0011]结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，采用碳酸氢铵和/或碳酸铵的水溶液调节所述反应液的pH＝8
‑
10。
[0012]结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述搅拌反应的温度为60
‑
80
℃，时间为1
‑
2h。
[0013]结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述干燥的温度为100
‑
120℃，时间为6
‑
8h。
[0014]结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述煅烧的温度为300
‑
500℃，时间为2h。
[0015]结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述制备硫化镉/氧化锌复合物包括：
[0016]提供分散有锌盐原料的有机碱溶剂I；
[0017]将所述分散有锌盐原料的有机碱溶剂I置于密闭容器中，并在160
‑
220℃的温度下反应；
[0018]反应后分离出固形物I，并对所述固形物I进行洗涤、干燥，得到氧化锌；
[0019]将所述氧化锌分散在有机碱溶剂II中，并在搅拌下加入硝酸镉原料和L
‑
半胱氨酸，得到悬浮液；
[0020]将所述悬浮液置于密闭容器中，并在160
‑
220℃的温度下进行反应；
[0021]反应后分离出固形物II，并对所述固形物II进行洗涤、干燥，得到硫化镉/氧化锌复合物。
[0022]结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述对所述固形物I和固形物II进行洗涤均采用乙醇和蒸馏水交替洗涤。
[0023]第二方面，本申请实施例基于第一方面的制备方法还提供了一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂，所述铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂包括硫化镉/氧化锌复合载体和掺杂于硫化镉/氧化锌复合载体上的铬离子和/或铬化合物。
[0024]结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂中的铬掺杂量为5％。
[0025]第三方面，本申请实施例还提供了一种基于第一方面的制备方法制备的铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂和第二方面提供的铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂在光催化氧化苯制备苯酚中的应用。
[0026]与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：
[0027]本申请实施例第一方面提供的一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的制备方法，只需将硫化镉/氧化锌复合物分散于硝酸铬的水溶液中之后，调节反应液的pH＝8
‑
10并进行搅拌反应，以及在反应后将反应液过滤，并对滤出的固形物依次进行洗涤、干燥和煅烧即可，具有制备工艺简单、成本低的优点，而且能够有效将铬离子和/或铬化合物成功掺杂在硫化镉/氧化锌复合物上，从而使得铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂具有对可见光吸收性良好、催化活性高、选择性强、催化性能稳定以及使用寿命长的优点。
[0028]本申请实施例第二方面提供的一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂，通过在硫化镉/氧化锌复合载体上掺杂铬离子和/或铬化合物，不仅可以进一步拓展硫化镉/氧化锌光催化剂的光谱响应范围，而且能够在硫化镉/氧化锌光催化剂的光催化反应中的导带中产生一个新的受主能级，该受主能级作为电子捕获中心可增强光生电子
‑
空穴的分离效率，从而提高了催化活性和选择性。具体地，该铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂对紫外光和可见光都有响应，特别是在可见光下，该光催化剂表现出最佳的光催化氧化苯制备苯酚的性能。
[0029]本申请实施例第三方面提供的铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂在用于光催化氧化苯制备苯酚时，基于本申请实施例第一方面和第二方面提供的铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂具有良好的可见光吸收性，以及较高的催化活性、选择性和催化稳定性等特点，从而使得利用光催化氧化苯制备苯酚的选择性和产率明显提高。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1为本申请实施例提供的氧化锌、硫化镉、硫化镉/氧化锌和铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的外观图，其中，图1
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a为氧化锌光催化剂的外观图；图1
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b为硫化镉光催化剂的外观图；图1
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c为硫化镉/氧化锌光催化剂的外观图；图1
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d为铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备硫化镉/氧化锌复合物；将所述硫化镉/氧化锌复合物分散于硝酸铬的水溶液中，得到反应液，将所述反应液调节至pH＝8
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10后，搅拌反应；反应后将反应液过滤，并对滤出的固形物III依次进行洗涤、干燥和煅烧，即得铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂。2.根据权利要求1所述的铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的制备方法，其特征在于，采用碳酸氢铵和/或碳酸铵的水溶液调节所述反应液的pH＝8
‑
10。3.根据权利要求2所述的铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的温度为60
‑
80℃，时间为1
‑
2h。4.根据权利要求1所述的铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为100
‑
120℃，时间为6
‑
8h。5.根据权利要求1所述的铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为300
‑
500℃，时间为2h。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备硫化镉/氧化锌复合物包括：提供分散有锌盐原料的有机碱溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩薇薇，向伟，姬悦，吴亚，范佳宝，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：