一种S机制氧化铟/镉铟硫异相/异质结纳米片光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种S机制氧化铟/镉铟硫异相/异质结纳米片光催化剂及其制备方法，以无机镉源，铟源和尿素为原料，加热得到透明且均匀的液体，再加入硫脲，搅拌形成均匀的黄色液体，将得到的黄色液体转移到瓷舟中，然后将瓷舟置于管式炉镍，用氮气作为保护气体进行热解反应，然后冷却、洗涤、干燥，得到S机制rh/c

【技术实现步骤摘要】
一种S机制氧化铟/镉铟硫异相/异质结纳米片光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于新能源及环境净化领域，用于氢气新能源和环境净化的光催化剂，涉及一种S机制氧化铟/镉铟硫异相/异质结纳米片光催化剂及其制备方法，具体地说，是涉及一种由多层紧密耦合超薄薄片组成的异相/异质结纳米片光催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]可见光驱动的光催化制氢被认为是一种将太阳能转化为化学能源的成本效益高的绿色技术，是解决能源危机和环境污染问题的理想解决方案。到目前为止，已经合成了大量半导体并用作光催化剂。在各种光催化剂中，镉铟硫双金属硫化物CdIn2S4由于其可见光响应、高化学稳定性、窄带隙和合适的带边位置而引起了研究人员的注意。然而，高载流子复合率、缓慢的电荷传输动力学和较少的暴露活性位点阻碍了其实际应用。
[0003]迄今为止，已经开发了许多策略来增强光催化剂的光催化性能，如形态调节、元素掺杂、贵金属负载、缺陷工程和异质结构构建。在这些策略中，构建半导体异质结是提高光催化效率的最有效策略之一。
[0004]近年来，氧化铟(In2O3)因其在光催化制氢中具有良好的还原潜力和优异的化学稳定性而成为一种很有前途的催化剂，具有六方结构氧化铟(rh
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In2O3)和立方结构氧化铟(c
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In2O3)两种晶型的氧化铟。将氧化铟与CdIn2S4复合制备异质结可以有效提高光催化效率。然而，目前制备的In2O3/CdIn2S4异质结光催化剂，要么暴露的表面活性位点少，要么CdIn2S4容易发生光腐蚀，要么构建S
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机制的异相/异质结困难，导致光生电子和空穴的分离效率低，无法获得高的氧化还原能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中制备的In2O3/CdIn2S4异质结光催化剂，暴露的表面活性位点少，比表面低，易于发生光腐蚀，光生电子和空穴的分离效率低，难以一步法制备异相/异质结,无法获得高的氧化还原能力等缺点，提出了一种构建S机制rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂的制备方法。本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种S机制氧化铟/镉铟硫异相/异质结纳米片光催化剂及其制备方法，其特征在于，所述rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结，是由六方结构rh
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In2O3和立方结构c
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In2O3两种晶型氧化铟形成rh/c
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In2O3异相结，并与CdIn2S4复合构成rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结，异相/异质结中光生载流子的迁移遵循S机制；所述S机制rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片通过液态前驱体同步热解、氧化、硫化复合得到，是由多层超薄薄片堆叠耦合组成，赋予纳米片更多的暴露活性位点，所述光催化剂具有更高的电荷迁移效率和强氧化还原能力，其制备方法具体包括下述步骤：
[0007](1)称取0.1
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5.0gCdCl2·
2.5H2O、0.1g
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5.0g InCl3和0.5
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10g尿素，然后置于油浴中，在60
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80℃下加热搅拌10
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40min后，混合物形成透明且均匀的液体。
[0008](2)向上述步骤(1)得到的液体中加入0.1
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5.0g硫脲，搅拌0.5
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2h后形成均匀的黄色液体。
[0009](3)将步骤(2)得到的黄色液体转移到瓷舟中，然后将瓷舟置于管式炉内，以1
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15℃/min的速度用氮气作为保护气体加热至550
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850℃，并在该温度下持续保温1
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4h，然后冷却至室温后分别用水和乙醇洗涤三遍，在40
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60℃下干燥，得到S机制rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂。
[0010]本专利技术的优点在于：所述制备方法成本低，工艺简单；一步法构建的rh/c
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In2O3/CdIn2S4S
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机制异相/异质结纳米片光催化剂，是由多层超薄薄片堆叠耦合组成，赋予纳米片更多的暴露活性位点，有利于电解质的快速迁入和迁出、质子的多位点吸附和产生的H2的快速逃逸。此外，具有S
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机制的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结及内建电场的构建，大大提高了电荷迁移效率，表现强的氧化还原能力，有效避免了光腐蚀。用于光催化分解水产氢、净化环境、光催化甲醛及有害气体降解、光催化有机废水降解、抑制细菌和霉菌的产生等方面，都表现出优异的光催化活性和稳定性。
附图说明
[0011]图1为实施例一所制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂的XRD谱图和PDF标准谱图。
[0012]图2为实施例一所制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂的SEM照片。
[0013]图3为为实施例一所制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂的TEM照片：(a)低倍照片、(b)高倍照片。
[0014]图4为实施例一所制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂的HRTEM照片。
[0015]图5为实施例一所制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂的STEM照片和元素分布照片。
[0016]图6为实施例一所制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂、对照例一和对照例二样品的紫外
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可见漫反射光谱图。
[0017]图7为实施例一所制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂的羟基自由基实验。
[0018]图8为实施例一所制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4纳米片异质结光催化剂的超氧自由基实验。
[0019]图9为实施例一所述方法制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂、对照例一所述方法制备的rh/c
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In2O3和对照例二所述方法制备的CdIn2S4光催化剂的光催化分解水产氢量与时间的关系图。
[0020]图10为实施例一所述方法制备的rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片光催化剂光催化分解水产氢在模拟可见光氙灯(λ≥420nm)照射下的循环稳定性测试图。
[0021]图11为实施例一所述方法制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种S机制氧化铟/镉铟硫异相/异质结纳米片光催化剂及其制备方法，其特征在于，所述氧化铟/镉铟硫异相/异质结，是由六方结构氧化铟rh
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In2O3和立方结构氧化铟c
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In2O3两种晶型氧化铟形成rh/c
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In2O3异相结，并与镉铟硫CdIn2S4复合构成rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结，异相/异质结中光生载流子的迁移遵循S机制；所述S机制rh/c
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In2O3/CdIn2S4异相/异质结纳米片通过液态前驱体同步热解、氧化、硫化复合得到，是由多层超薄薄片堆叠耦合组成，赋予纳米片更多的暴露活性位点，所述光催化剂具有更高的电荷迁移效率和强氧化还原能力，其制备方法具体包括下述步骤：(1)称取0.1
‑
5.0gCdCl2·
2.5H2O、0.1g
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【专利技术属性】
技术研发人员：王德宝，吴笑群，荆博洋，孙瑞鸿，宋彩霞，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：