聚苯胺-纳米ZnS复合光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚苯胺－纳米ＺｎＳ复合光催化剂及其制备方法。该催化剂是以聚苯胺为骨架，在其上负载纳米ＺｎＳ，其中Ｚｎ与Ｎ的摩尔比为１∶１０～１０∶１。本发明专利技术以价格低廉的ＺｎＣｌ↓［２］和Ｎａ↓［２］Ｓ为原料，利用配位转化法制备分散均匀，粒径大小为２～４０纳米，具有光催化活性的ＺｎＳ纳米晶，制备过程简单，工艺易于控制，有利于工业化生产。本发明专利技术制得的聚苯胺－ＺｎＳ复合光催化剂主要为闪锌矿型，在紫外光和可见光照射下均有催化作用，其适用的有效可见波长为４００～６００ｎｍ，且在紫外区（波长小于４００ｎｍ）也有强的吸收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光催化剂及其制备方法，特别是一种具有可见光催化活性的用于光催化反应的聚苯胺一纳米ZnS复合光催化剂及其制备方法。
技术介绍
光催化还原就其机理而言，即电子的转移，当应用半导体为催化剂时，半导体自身作为 光能的吸收与转换器，将能量传递给反应物，并提供所需的电子(直接或者间接提供)。由于 不同的催化体系所具有的特性参数不同，影响光催化的因素必然不同，但是抓住一些关键因 素对光催化是很重要的，如激发电子转移的光波长(带隙)与氧化还原电位间的关系，光激 发波长与催化剂电子结构，尤其是其表面结构的关系等。从这些方面考虑，具有合适能隙的 ZnS等II-VI族半导体能满足这些要求，是合适的研究对象。通过对其粒径的控制，使得尺寸 降低，其光吸收波长可以紫移，容易形成一系列结构相似而电子结构不同的光催化体系。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种聚苯胺一纳米ZnS复合光催化剂。 本专利技术的目的之二在于提供该催化剂的制备方法。 为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种聚苯胺一纳米ZnS复合光催化剂，其特征在于该催化剂是以聚苯胺为骨架，在其上 负载纳米ZnS，其中Zn与N的摩尔比为1: 10 10: 1。 上述的催化剂的粒径为2 40纳米。一种制备上述的聚苯胺一纳米ZnS复合光催化剂的方法，其特征在于该方法的具体步骤 为在6(TC下边搅拌边将ZnCl2的l-甲基-2-吡咯烷酮溶液滴加到聚苯胺的l-甲基-2-吡咯烷酮 溶液中，滴加速度为0.2 5ml/s，滴加完毕后反应5 120min，得聚苯胺一ZnCl2混合液；继 续滴加Na2S水溶液，滴加速度为0.2 5ml/s，滴加完毕后再反应5 120min，得到聚苯胺负 载ZnS的悬浮液；将该悬浮液用去离子水浸渍、洗涤、离心分离后，真空干燥得到聚苯胺一 纳米ZnS复合光催化剂粉末。上述的ZnCl2的l-甲基-2-吡咯烷酮溶液的浓度为0.1 0.5mol/L;所述的聚苯胺的1-甲基 -2-吡咯烷酮溶液的质量百分比浓度为0.1% 0.5%;所述的Na2S水溶液的浓度为0.1 0.5mol/L。上述的真空干燥的条件为真空度为0.075 0.1MPa，温度为40 130。C。 一种制备上述的聚苯胺一纳米ZnS复合光催化剂的方法，其特征在于该方法的具体步骤为在6(TC下边搅拌边将ZnCl2的l-甲基-2-吡咯垸酮溶液滴加到聚苯胺的l-甲基-2-吡咯烷酮 溶液中，滴加速度为0.2 5ml/s，滴加完毕后反应5 120min，得聚苯胺一ZnCl2混合液；将 该聚苯胺一ZnCl2混合液流延成液膜，在真空度为0.075 0.1MPa,温度为40 6(TC条件下， 烘干40 80分钟，然后升温至100 13(TC，烘干，冷却至室温，得聚苯胺一Zn (II)配合 物薄膜;将该薄膜置于Na2S水溶液中，停留5 60秒后取出，再次真空干燥，真空度为0.075 0.1MPa,温度为40 60。C，时间为40 80分钟，然后升温至100 130°C ，烘干；冷却至室 温后，用去离子水漂洗，干燥，得到黑色聚苯胺一纳米ZnS复合光催化剂薄膜。上述的ZriCl2的l-甲基-2-吡咯垸酮溶液的浓度为0.1 0.5mol/L;所述的聚苯胺的1-甲基 -2-口比咯垸酮溶液的质量百分比浓度为0.1% 0.5%;所述的Na2S水溶液的浓度为0.1 0.5mol/L。本专利技术的反应机理为Zn2+ 加+ Zn2+ Zn2+S2- S2-本专利技术制得的聚苯胺—ZnS复合光催化剂主要为闪锌矿型，在紫外光和可见光照射下均 有催化作用，其适用的有效可见波长为400 600nm，且在紫外区(波长小于400nm)也有强 的吸收。本专利技术的制备方法是以价格低廉的ZnCl2和Na2S为原料，利用配位转化法制备分散均匀， 粒径大小为2 40纳米，具有光催化活性的ZnS纳米晶，制备过程简单，工艺易于控制，有 利于工业化生产。 附图说明图l为本专利技术实施例1中制备的3#粉末样品的红外(IR)图。图2为本专利技术实施例1中制备的l弁粉末样品的透射电镜(TEM)图。图3为本专利技术实施例1中制备的1弁、2弁、3弁、4弁、5弁粉末样品的紫外可见光谱(UV)图。图4为本专利技术实施例1中制备的1弁、2弁、3弁、4弁、5弁粉末样品的X—射线衍射(XRD)图。图5为本专利技术实施例2中制备的1弁、2弁、3#、4#、 5#薄膜样品的紫外可见光谱(UV)图。图6为本专利技术实施例3中制备的1#、 2#、 3#、 4#、 5弁粉末样品紫外光催化后液体 产物的紫外可见光谱(UV)图。图7为本专利技术实施例3中制备的1#、 2#、 3#、 4#、 5井粉末样品可见光催化后液体 产物的紫外可见光谱(UV)图。 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。 实施例1(O将l克聚苯胺在阴暗处溶解在199克l-甲基-2-吡咯烷酮中，得到0.5%的聚苯胺一 NMP溶液。(2) 将3.4克ZnCl2溶解在l-甲基-2-吡咯烷酮中，转移到250ml容量瓶中，继续滴加1-甲基-2-吡咯垸酮到刻度线，得到0.1mol/LZnCl2溶液。(3) 将6克Na2S溶解在去离子水中，转移到250ml容量瓶中，继续滴加去离子水到刻 度线，得到0.1mol/LNa2S溶液。(4) 在60。C下，分别量取2ml、 5ml、 10ml、 20ml、 30ml步骤(1)制备的聚苯胺一NMP 溶液，边搅拌边滴加到5个10ml步骤(2)制备的ZnCl2溶液中，滴加速度为0.2 5ml/s，滴 加完毕后继续搅拌反应30min，然后在上述5个反应液中各滴加10ml步骤(3)制备的Na2S 溶液，滴加速度仍为0.2 5ml/s，滴加完毕后再搅拌反应30min，得到1 # 、 2#、 3#、 4#、 5井沉淀法制备的样品。(5) 将步骤(4)中的1#、 2#、 3#、 4#、 5弁液体样品分别倒入400mL去离子水中 浸渍24h，反复5次，将所得沉淀离心分离，然后在13(TC真空度为0.085MPa条件下烘干得 到ZnS粉末，即为聚苯胺一纳米ZnS催化剂。将3弁样品在傅立叶变换红外光谱仪中进行测定，参见图l，可知苯环在1500cm—1处的伸 縮振动峰位置不变，而N_H峰的位置由3419cm'1和1587cm—1分别移动到3432cm—1和 1597cm-1 、 C一N峰的位置由1142cm"移动到1122cm"，说明聚苯胺和ZnS发生了络合作用。将1#、 2#、 3#、 4#、 5#样品在紫外可见光谱仪中进行测定，参见图3，可知沉淀法 所得复合光催化剂粉末样品在紫外光区及可见光区均有吸收。将1弁样品在TEM分析仪中进行测定，参见图2，可知聚苯胺一ZnS复合光催化剂的粒 径分布均匀，尺寸小于10nm。将5个固体样品在X —射线衍射仪中进行测定，参见图4，可知聚苯胺负载的ZnS在28.58、 47.68、 56.55处出现特征三强峰，与P—ZnS (闪锌矿)(卡号5-566)的标准峰一致，说明复 合后仍具有明显的闪锌矿结构，粒径约2 3nm。 实施例2(1) 将l克聚苯胺溶解在199克l-甲基-2-吡咯垸酮中，在阴暗处放置2天，得到0.5% 的聚苯胺一NMP溶液。(2) 将3.4克ZnCl2溶解在l-甲基-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚苯胺－纳米ＺｎＳ复合光催化剂，其特征在于该催化剂是以聚苯胺为骨架，在其上负载纳米ＺｎＳ，其中Ｚｎ与Ｎ的摩尔比为１∶１０～１０∶１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘引烽，顾蓓蕾，刘静静，冒海燕，李煜光，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]