[发明专利]具有高可见光催化活性纳米CdxZn1－xS光催化剂的沉淀－水热制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成固熔体的纳米Cd_xZn_1-xS光催化剂的沉淀-水热制备方法，此粉体具备高可见光催化活性.

背景技术

近几十年来，由于环境污染和能源危机日趋严重，人们为探索新型实用的环保处理技术进行了广泛的研究。半导体光催化技术为这一问题的解决提供了契机，其中研究比较多的是二氧化钛。由于TiO₂禁带宽度大(Eg≈3.0-3.2ev)，其吸收光谱处于近紫外光区(λ＜400nm)，对太阳光的利用率低，有必要开发新型的光催化剂。

半导体纳米粒子近来引起人们的极大关注，尤其是第二族的二元硫系金属化合物的研究。主要是由于它具有非线性光学和荧光效应，量子尺寸效应和其它一些重要的物理和化学性质。

三元化合物Cd_xZn_1-xS通过改变其化学组成，其吸收带边可以从紫外光拓展到绿光，因此可以获得连续可调的光学性质。Cd_xZn_1-xS已经作为一种可见光下光催化分解水产氢的催化剂，也可以应用于高密度的光记录和短波激光二极管，Cd_xZn_1-xS薄膜作为宽带隙窗口材料，已经在异质结太阳能电池和光电导器件方面得到了广泛的应用。由于Cd_xZn_1-xS禁带宽度可以随着化学组成而调控，将是一种在可见光下具有较高催化活性的潜力材料。

当前Cd_xZn_1-xS纳米晶的制备采用的方法有：烧结法、水热法、微乳液法、有机溶剂高温合成法。显然，体系分散均匀性差、需隔绝氧气、高温晶化、有毒的试剂或复杂的合成设备等缺点使得通过这些方法制备的Cd_xZn_1-xS光催化剂具有性能不稳定、生产工艺难以控制和成本高等缺点，限制了其推广使用，因此必须开发新的制备工艺。

发明内容

本发明目的是提供一种简便、可靠、低成本的具有高可见光催化活性纳米Cd_xZn_1-xS光催化剂的沉淀-水热制备方法。

包括如下步骤：

1)纳米粉体前驱沉淀液制备：

将含有硝酸镉、硝酸锌的混合溶液逐滴加入硫化钠溶液中，中速搅拌0.5～3h，混合液温度为10℃～40℃，得到纳米粉体先驱沉淀液；

2)水热条件下纳米粉体的制备：

将上述纳米粉体先驱沉淀液放入反应釜，以1～5℃/min的速度升温至150～240℃保温进行水热反应，经12～24h反应后停止加热，待反应釜自然冷到室温后取出，用去离子水和无水乙醇洗涤3～4次，放入真空干燥箱中于50～80℃干燥，得到形成固熔体的纳米Cd_xZn_1-xS光催化剂。

所述的步骤1)中的硝酸锌∶硝酸镉的摩尔比为1∶(0.1～3)，硝酸镉+硝酸锌∶硫化钠的摩尔比为1∶(1～1.2)，硝酸镉的浓度为10^-5～10^-1摩尔每升。

本发明具有的有益效果：

1、在沉淀-水热条件下合成的纳米Cd_xZn_1-xS粒度均一，形成固熔体结构，镉离子进入到ZnS晶格中；

2、通过选择适当的组成和制备条件，可以控制固熔体的成分比和晶粒大小，得到禁带宽度和光学性能依成分可调的Cd_xZn_1-xS的纳米粉体；

3、纳米Cd_xZn_1-xS的制备工艺简单，成本低；

4、具有高可见光催化活性，极大地提高了太阳能利用效率，能有效降解一定种类的有机污染物。

附图说明

图1是实施例1中纳米光催化剂Cd_0.15Zn_0.85S的SEM图片；

图2是纳米光催化剂Cd_xZn_1-xS的漫反射谱(a→f：x＝0，0.15，0.25，0.5，0.75，1)。

具体实施方式

下面结合实施例作详细说明：