[发明专利]一种氧化锌/红磷异质结复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锌/红磷异质结复合光催化剂及其制备方法，其中，按重量百分比计，以1‑5%的红磷和95‑99%的氧化锌为原料，采用封管煅烧法，制备出了氧化锌/红磷异质结复合光催化剂；在本发明中，所述氧化锌与红磷的独特相互作用增强了催化剂对光的吸收性能并加快光生载流子的输运过程，减小了电子‑空穴对的复合几率，提高了光催化的量子效率；同时红磷的保护作用使得氧化锌的光腐蚀得到抑制，进而有效提高其光催化产氢特性。在模拟太阳光下，本发明提供的氧化锌/红磷异质结复合催化材料具有极高的产氢速率，并且本发明的制备方法工艺简单，制备时间短，条件温和，成本低廉，可实现规模性生产。

技术领域

本发明涉及光催化剂领域，尤其涉及一种氧化锌/红磷异质结复合光催化剂及其制备方法。

背景技术

随着社会的快速发展，人们对能源的需求越来越大，在传统能源面临枯竭以及污染逐渐严重的情况下，获得新能源是人们的必然要求。

自1972年Fujishima和Honda发现TiO₂电极在紫外灯照射下，可以将水分解成H₂和O₂开始，光催化剂就受到了广泛的关注。目前现有的以TiO₂为代表的宽禁带半导体光催化剂对太阳光的响应只限于在紫外光区域，而紫外光区的能量只占到太阳光能的５％左右，这限制了对太阳能的使用效率。而可见光区的能量占到太阳能总能量的４７％左右，因此如何开发具有宽光响应范围的半导体光催化剂，充分利用太阳能，是目前光催化研究领域的重点课题。与纳米TiO₂光催化剂相比，纳米ZnO原料易得、成本低廉，更有利于实现大规模工业化生产，因此在光催化领域具有更为广阔的应用前景。

然而，现有技术所报道的ZnO光催化剂在强酸性和强碱性溶液中易于溶解，从而造成光催化剂的流失，此外Zn元素只以一种稳定的价态Zn²⁺存在于半导体化合物当中，易光腐蚀，这严重影响了纳米ZnO的光催化效率。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化锌/红磷异质结复合光催化剂及其制备方法，旨在解决现有的ZnO光催化剂易受光腐蚀以及光催化效率较低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种氧化锌/红磷异质结复合光催化剂的制备方法，其中，包括步骤：

A、按重量百分比计，将1-5%的红磷和95-99%的氧化锌分别放置到一个大石英管和一个小石英管中；

B、将装有氧化锌的小石英管放置到所述装有红磷的大石英管中，并抽真空至负压，然后对所述大石英管进行封口；

C、对所述大石英管进行500-600℃高温煅烧3-5h，待冷却至室温后将大石英管中生成的氧化锌/红磷异质结复合光催化剂取出。

所述的氧化锌/红磷异质结复合光催化剂的制备方法，其中，包括步骤：

A1、按重量百分比计，将1%的红磷和99%的氧化锌分别放置到一个大石英管和一个小石英管中；

B1、将装有氧化锌的小石英管放置到所述装有红磷的大石英管中，并抽真空至负压，然后对所述大石英管进行封口；

C1、对所述大石英管进行550℃高温煅烧4h，待冷却至室温后将大石英管中生成的氧化锌/红磷异质结复合光催化剂取出。

所述的氧化锌/红磷异质结复合光催化剂的制备方法，其中，将装有氧化锌的小石英管放置到所述装有红磷的大石英管后，采用真空泵将所述大石英管抽至-0.1MPa，然后使用火焰枪对所述大石英管进行封口。

所述的氧化锌/红磷异质结复合光催化剂的制备方法，其中，所述氧化锌为纳米级别的粉末状。