[发明专利]一种LaFeO3/ZnIn2S4复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种LaFeO₃/ZnIn₂S₄复合光催化剂的制备方法，包括步骤：水热法制备花球状硫化铟锌ZnIn₂S₄、溶胶凝胶法制备片状铁酸镧LaFeO₃和原位生长法制备LaFeO₃/ZnIn₂S₄复合材料。本发明的有益效果是：该制备方法较为简单，制备条件容易控制，所制备的LaFeO₃/ZnIn₂S₄复合催化剂具有无二次污染，光催化效率高等优点，具有一定的应用价值。

技术领域

本发明属于纳米材料制备及应用技术领域，涉及一种LaFeO₃/ZnIn₂S₄复合光催化剂的制备方法。

背景技术

铁酸镧(LaFeO₃)因为具有天然钙钛矿(CaTiO₃)结构,被认为是一种典型的ABO₃型钙钛矿型氧化物。典型的钙钛矿型氧化物的晶体结构属于立方晶系。A位元素多为离子半径较大的稀土元素或者碱土金属元素，占据立方体的体心位置，B位元素则多为离子半径较小的过渡态金属元素，占据立方晶胞的顶点，O占据着立方体棱边的中点位置。因此，理想的钙钛矿晶体具有较好的对称性。由于A位元素未必满足:r_A+r_B＝1.4142(r_B+r_O)，式中：r_x代表X离子的半径。离子半径尺寸不匹配的A位元素会使BO₆八面体发生晶体畸变，有可能形成正交晶系或菱方晶系。所以钙钛矿结构的形成既需要ABO₃体系保持电中性，也要有合适的离子半径。光催化体系反应速率的影响因素众多，其中主要方法是提升光催化剂的活性和稳定性。但传统的TiO₂等宽带隙材料在可见光下并不能被激发，仅仅只能利用太阳光中4％左右的紫外光，而可见光却占到总量的43％左右。因此，研究并开发能在可见光下响应的ABO₃钙钛矿型氧化物就显得尤为重要。但ABO₃钙钛矿型氧化物仍存在一些难以克服的缺点。以LaFeO₃为例，LaFeO₃作为一种典型的钙钛矿型氧化物，具有稳定性高、无毒、禁带宽度窄等优良特点，但其较弱的光生电荷分离能力和较小比表面积严重制约了光催化活性的提高。

ABO₃钙钛矿结构氧化物因其结构特殊，A位元素和B位元素选择多样，具有广阔的研究前景，有望成为解决环境问题和能源短缺的关键材料，受到科研人员的广泛关注。以LaFeO₃为研究对象，通过构建不同的铁酸镧基复合材料进行改性。虽然LaFeO₃具有高稳定性、无毒、禁带宽度窄等一系列优良特性，但其光生载流子较高的二次复合率严重制约了LaFeO₃材料的光催化活性。我们通过构建复合光催化剂能有效解决这一问题，将LaFeO₃和其他半导体材料进行复合，创造大量的交互界面和电荷转移通道，有效转移和分离光生电荷，到达光生电子和空穴的完全分离，从而达到增强光催化活性的目的。因此，为了改善LaFeO₃的光催化活性，将LaFeO₃与ZnIn₂S₄进行复合改性，增强LaFeO₃的光电性能，开发新型的复合半导体光催化剂。