【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光催化氧还原制备过氧化氢，具体涉及一种p掺杂znin2s4光催化材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、过氧化氢作为一种清洁燃料、绿色氧化剂和重要的化工产品，被广泛应用于能源、环境、农业、化工、医疗等领域，而蒽醌法是目前过氧化氢生产工业中占比最大的生产工艺，然而该种生产工艺存在了众多弊端，蒽醌法的生产流程属于能源密集型，不仅操作程序十分复杂，并且由于昂贵的钯催化剂是促进蒽醌加氢的关键，导致生产装置的造价高。与此同时，蒽醌法在生产过程中需要消耗大量化学燃料衍生的氢气，且蒽醌反应的流程中还会产生有毒的污染物，这些污染物需要经过特殊处理才能避免对环境的污染。
2、近些年来，由于光催化技术的研究逐渐兴起，光催化的相关研究在多个领域迅速发展，比如有产氢、co2还原、有机合成、污染物降解和产过氧化氢等，所以半导体光催化技术也逐渐被运用到过氧化氢的生产当中，半导体光催化技术可以利用光能激发半导体引发氧还原反应生产过氧化氢，该反应过程绿色环保、低能耗，且无污染物产生，符合可持续发展的理念。
3、光催化技术随着长年累月的发展，许多具备光催化性能的材料也被陆续发现并改进，各种具备优异性能的光催化剂被报道甚至应用于现实生活中。然而，光催化技术尽管已经取得了显著的进步，但研发的挑战依然存在，其中光催化技术发展的一个关键障碍就是存在严重的载流子重组和光催化剂的界面电子传递动力学慢、活性低的问题，这也阻碍了光催化技术更广泛的实际应用。
4、为了解决这一问题，许多研究者采用各种方法来提高光催化剂的活性。然而，
5、为了实现这一目标，我们必须对活性位点的电子结构进行微调，并打破相邻原子的电荷密度平衡。经过先前众多的研究表明，杂原子掺杂是一种能够有效提高光催化性能的方法，其主要原因在于光催化活性是由活性中心及其局部配位控制，当杂原子被引入时，它会重新分布光催化剂的电荷密度，电子主要聚集在活性中心及其邻近原子周围。由此可见，通过杂原子掺杂对活性位点的电子结构进行战略性工程设计是一种很有前途的途径，可以操纵o2吸附构型，最终旨在提高过氧化氢的产率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种p掺杂znin2s4光催化材料及其制备方法与应用，以提高光催化制备过氧化氢的活性。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、在容器中加入部分去离子水，并将zncl2和incl3·4h2o投入容器中混合搅拌均匀，得到混合溶液a；
5、s2、将一水柠檬酸和naoh加入混合溶液a中，并在温度为80℃的条件下充分搅拌，得到混合溶液b；
6、s3、将硫代乙酰胺加入混合溶液b中，充分搅拌后得到混合溶液c；
7、s4、将乙二醇加入混合溶液c中，充分搅拌后得到混合溶液d；
8、s5、将混合溶液d转移到聚四氟乙烯反应釜中，并在第一预设温度内反应第一预设时间；待反应釜自然冷却至室温后，对混合溶液d进行抽滤、洗涤，并在第二预设温度内干燥第二预设时间，得到前驱体znin2s4光催化材料；
9、s6、将前驱体znin2s4光催化材料置于磁舟的下游，次亚磷酸钠置于磁舟的上游，并在煅烧氛围下的第三预设温度内热处理第三预设时间，待反应自然冷却至室温后，得到p掺杂znin2s4光催化材料。
10、作为p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法的一种优选方案，s1中所述zncl2的用量为0.5mmol，incl3·4h2o的用量为1mmol，本专利技术采用了最佳的用量配比，可以有效的降低生产成本，提升本制备方法的经济效益。
11、作为p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法的一种优选方案，s2中所述一水柠檬酸的用量为1mmol，naoh的用量为3mmol，本专利技术选用柠檬酸作为络合剂，在naoh的作用下与金属进行质子化配位，从而减缓反应动力学，抑制快速生长，使得znin2s4呈现出原子薄厚度的纳米片结构，为后续的p掺杂提供足够的掺杂位点。
12、作为p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法的一种优选方案，s3中所述硫代乙酰胺的用量为2mmol，并且本专利技术中zn:in:s的物质的量比优选为1:2:4，从而可以保证材料充分反应，提高材料的结晶度。
13、作为p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法的一种优选方案，s5中所述第一预设温度为120℃，第一预设时间为12h，第二预设温度为60℃，第二预设时间为10h。本专利技术提供了充足的反应时间，有利于保证溶液充分反应，提高材料的结晶度。
14、作为p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法的一种优选方案，s5中所述混合溶液d经过水热反应后，溶液颜色将由无色转变为亮黄色。
15、作为p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法的一种优选方案，s6中所述次亚磷酸钠的用量为100–800mg，煅烧氛围为氩气，第三预设温度为250–350℃，第三预设时间为2h，升温速率为2.5℃/min，本专利技术采用了缓慢升温的方式加热，能够有效避免过快的热处理影响znin2s4材料的结构以及产出效率。
16、作为p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法的一种优选方案，s6中所述前驱体znin2s4光催化材料经过热处理后，溶液颜色将由亮黄色转变成砖红色。
17、第二方面，本专利技术提供一种p掺杂znin2s4光催化材料，根据上述的制备方法制备得到。
18、第三方面，本专利技术提供一种p掺杂znin2s4光催化材料在制备过氧化氢中的应用，在100ml三颈烧瓶中进行光催化产h2o2实验。在光催化反应中，将5mg光催化剂悬浮在含有5ml异丙醇的45ml水溶液中，然后将系统连续鼓泡至o2中30分钟，以去除其他气体。o2饱和后，在截止膜为420nm(λ≥420nm)的300w氙灯下辐照，每隔15分钟从反应器中取1ml反应液，用0.22μm有机滤膜过滤。将1ml过滤后的样品与1ml ki(0.4m)水溶液和1ml c8h5ko4(0.1m)水溶液混合，静置0.5h。由于i3-在350nm处有很强的吸光度，可用紫外-可见光谱法测定h2o2浓度，得到浓度-时间关系图。在该应用中，所述p掺杂znin2s4光催化材料对光催化氧还原制备过氧化氢反应中表现出高活性。
19、本专利技术的有益效果：
20、本专利技术所采用的p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法中，利用了电负性强的p元素来改性znin2s4半导体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种P掺杂ZnIn2S4光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的P掺杂ZnIn2S4光催化材料的制备方法，其特征在于，S1中所述ZnCl2的用量为0.5mmol，InCl3·4H2O的用量为1mmol。
3.根据权利要求1所述的P掺杂ZnIn2S4光催化材料的制备方法，其特征在于，S2中所述一水柠檬酸的用量为1mmol，NaOH的用量为3mmol。
4.根据权利要求1所述的P掺杂ZnIn2S4光催化材料的制备方法，其特征在于，S3中所述硫代乙酰胺的用量为2mmol。
5.根据权利要求1所述的P掺杂ZnIn2S4光催化材料的制备方法，其特征在于，S5中所述第一预设温度为120℃，第一预设时间为12h，第二预设温度为60℃，第二预设时间为10h。
6.根据权利要求1所述的P掺杂ZnIn2S4光催化材料的制备方法，其特征在于，S5中所述混合溶液D经过水热反应后，溶液颜色将由无色转变为亮黄色。
7.根据权利要求1所述的P掺杂ZnIn2S4光催化材料的制备方法，其特征在于，S6中所
8.根据权利要求1所述的P掺杂ZnIn2S4光催化材料的制备方法，其特征在于，S6中所述前驱体ZnIn2S4光催化材料经过热处理后，溶液颜色将由亮黄色转变成砖红色。
9.一种P掺杂ZnIn2S4光催化材料，其特征在于，根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的P掺杂ZnIn2S4光催化材料在制备过氧化氢中的应用，其特征在于，所述P掺杂ZnIn2S4光催化材料对光催化氧还原制备过氧化氢反应中表现出高活性。
...【技术特征摘要】
1.一种p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法，其特征在于，s1中所述zncl2的用量为0.5mmol，incl3·4h2o的用量为1mmol。
3.根据权利要求1所述的p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法，其特征在于，s2中所述一水柠檬酸的用量为1mmol，naoh的用量为3mmol。
4.根据权利要求1所述的p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法，其特征在于，s3中所述硫代乙酰胺的用量为2mmol。
5.根据权利要求1所述的p掺杂znin2s4光催化材料的制备方法，其特征在于，s5中所述第一预设温度为120℃，第一预设时间为12h，第二预设温度为60℃，第二预设时间为10h。
6.根据权利要求1所述的p掺杂znin2s4光催化材料的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆清，张开莲，李楠，林龙利，胡朝霞，徐毅，李如春，
申请(专利权)人：佛山市菲玛斯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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