一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的制备及其应用制造技术

本发明专利技术涉及光催化材料技术领域，具体提供一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的制备及其应用，该复合催化剂是将纳米颗粒铁酸银负载在片层状的硫化铟锡上。采用水热法制得铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂，与铁酸银和硫化铟锡相比，铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的光催化活性得到提高，具有制备方法简单、过程易于调控和光催化活性好等优点，是一种新型光催化活性并成功应用于抗生素降解。催化活性并成功应用于抗生素降解。催化活性并成功应用于抗生素降解。

【技术实现步骤摘要】
一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的制备及其应用


[0001]本专利技术属于功能材料领域，具体来说是光催化领域，涉及一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的制备及其应用。

技术介绍

[0002]水体中抗生素污染是全球公共卫生方面最主要关注点之一，其对全球生物多样性和人类的健康安全产生巨大的威胁。半导体光催化剂可以应用在有机污染物(如抗生素)降解。对解决环境污染问题具有重要意义。但传统的半导体光催化剂（如TiO2、ZnO等）有宽带隙和低量子效率等缺点。因此，开发高效可见光光催化剂，充分发挥太阳能的作用，具有重要的意义。硫化铟锡是一种常见的三元硫族化合物，禁带宽度约为 2.1eV，是一种可见光响应的半导体。广泛应用于产氢、还原 CO2、有机物降解等方面。然而，对于单一组分的三元金属硫化物半导体，可能具有光腐蚀、载流子的寿命短等缺点。因此，许多基于SnIn4S8的异质结构光催化剂，如SnIn4S8/MoS2、SnIn4S8/SnO2、SnIn4S8/TiO2和SnIn4S8/CeO2等。被开发来增强光感应载流子的分离以此来提高光催化活性。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的制备方法及其应用，其中获得的该铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂通过将纳米颗粒铁酸银负载在片层状的硫化铟锡表面，形成Z型异质结结构，提高光生电子
‑
空穴的分离效率来达到对抗生素废水的有效降解。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术第一方面提供一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂，所述铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂是以硫化铟锡为载体，所述硫化铟锡上包裹有铁酸银。
[0005]上述的铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂，进一步改进的，铁酸银占硫化铟锡的质量百分比为1～10wt%。所述的铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）将含铁化合物和含银化合物加入分散剂中并进行搅拌形成混合液A，并滴加碱性溶液形成混合液B，将混合液B进行水热反应；反应完成且冷却至室温后，进行洗涤，去除多余离子并干燥得到铁酸银；（2）将一定含量铁酸银、锡盐、铟盐和硫源加入到分散剂中，超声分散并进行搅拌形成混合液C，将混合液C转移到水热反应釜中进行水热反应，待冷却至室温后进行洗涤，干燥后得到铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂。
[0006]步骤（1）中含铁化合物为硝酸铁九水合物，含银化合物为硝酸银，分散剂为去离子水，硝酸铁九水合物和硝酸银的摩尔比为1:1。搅拌条件为在室温中，搅拌时间为15min。碱性溶液为2mol/L 氢氧化钠或者氢氧化钾溶液，滴加的量为7mL。水热反应条件为150~200
°
C；时间为12~36h。
[0007]步骤（2）中所述锡盐为结晶四氯化锡，铟盐为三氯化铟四水合物；硫源为硫代乙酰胺。锡盐与铟盐的摩尔比为1～4，锡盐与硫源的摩尔比为1：9~12；所述超声的功率为70~100W；所述超声的时间为5min～10min。水热反应温度为110℃～130℃，时间为4h～8h。
[0008]本专利技术第二方面提供铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂在降解抗生素废水中的应用，具体是将铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂与含抗生素水溶液混合，在黑暗中进行暗吸附，待吸附平衡后。在光照条件下进行光催化反应，完成对盐酸四环素的降解。进一步，铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的投加量为0.2 g/L，含抗生素水溶液为含盐酸四环素水溶液，盐酸四环素浓度为20 mg/L。暗吸附时间为1h，光照条件为300 W的氙灯，光催化反应时间为120min。
[0009]相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案具有以下优点：（1）本专利技术提供一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂制备方法和应用，增加其光催化稳定性，提高载流子寿命，减少电子
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空穴复合率，能够高效降解抗生素废水。
[0010]（2）本专利技术提供一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的制备方法中，具有条件易控，制备过程中无产生的副产物，不易造成二次污染，对环境污染小等优点。
[0011]（3）本专利技术的铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂可用于高效降解水中抗生素，具有光催化性能稳定、对污染物降解效率高等优点，为硫铟化合物复合材料的优化制备及应用提供理论指导。
附图说明
[0012]图1为光催化剂扫描电子显微镜图像，其中（a）为铁酸银，（b）为硫化铟锡，（c）为6wt% 铁酸银/硫化铟锡复合材料。图2为实施例1～5所制备的铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂以及对比例1制备的铁酸银和对比例2制备的硫化铟锡的XRD图。图3为实施例1～5中的铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂和纯的铁酸银与硫化铟锡光催化性能图。
具体实施方式
[0013]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
[0014]实施例1：一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的制备方法，以硫化铟锡为载体，硫化铟锡上包裹有铁酸银。具体包括以下步骤：（1）称取2mmol硝酸铁九水合物，2mmol硝酸银溶于45 mL超纯水中，在溶液中缓慢滴加入2mol/L NaOH溶液7 mL，搅拌15min，将溶液倒入水热反应釜中，进行水热反应，水热反应条件为170 ℃、24h，待冷却至室温，将沉淀物用去离子水和乙醇分别对其进行洗涤，最后产物在70℃干燥24 h，得到铁酸银。
[0015]（2）将结晶四氯化锡和三氯化铟分别溶于20wt%乙酸水溶液中配置成0.6 mmol/L（Sn
4+
）和2.4 mmol/L（In
3+
）的水溶液。称取0.0097g的铁酸银溶解在含有60毫升去离子水的烧瓶中，超声30分钟。分别加入1 mL Sn
4+
和1 mL In
3+
水溶液，及过量的硫代乙酰胺 (TAA，10mmol)，然后将溶液放入水热反应釜中120
°
C反应6小时。反应完成后，将水热反应釜自然冷却至室温。通过离心收集产物，然后用去离子水和无水乙醇洗涤几次，最后产物在70℃干
燥24 h。得到铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂，命名为2wt% AFO/SIS。
[0016]对比例1：一种铁酸银的制备方法，称取2mmol硝酸铁九水合物，2mmol硝酸银溶于45 mL超纯水中，在溶液中缓慢滴加入2mol/L NaOH溶液7 mL，搅拌15min，将溶液倒入水热反应釜中，进行水热反应，水热反应条件为170 ℃、24h，待冷却至室温，将沉淀物用去离子水和乙醇分别对其进行洗涤，最后产物在70℃干燥24 h，得到铁酸银。
[0017]对比例2：将结晶四氯化锡和三氯化铟溶于分别溶于20wt%乙酸水溶液中配置成0.6 mmol/L（Sn
4+
）和2.4 mmol/L（In
3+
）的水溶液。在含有60毫升去离子水的烧杯中，分别加入1 mL Sn
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将含铁化合物和含银化合物加入分散剂中并进行搅拌形成混合液A，并滴加碱性溶液形成混合液B，将混合液B进行水热反应；反应完成且冷却至室温后，进行洗涤，去除多余离子并干燥得到铁酸银；（2）将一定含量的铁酸银、锡盐、铟盐和硫源加入到分散剂中，超声分散并进行搅拌形成混合液C，将混合液C转移到反应釜中进行水热反应，待冷却至室温后进行洗涤，干燥后得到铁酸银/硫化铟锡复合Z型光催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，含铁化合物为硝酸铁九水合物，含银化合物为硝酸银，硝酸铁九水合物和硝酸银的摩尔比为1:1，分散剂为去离子水，搅拌速度为400~600rpm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；浓度为2mol/L，滴加的量为7mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述水热反应温度为150~200
°
C；时间为12~36h。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志鑫，宁博远，张俊毅，詹林坚，许平凡，肖光参，何运慧，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：