[发明专利]一种锡掺杂硫化铟的花状纳米材料的制备及其在光催化还原中的应用

说明书

本发明涉及一种锡掺杂硫化铟的花状纳米材料的制备及其在光催化还原中的应用。该方法包括如下步骤：以无水乙醇为溶剂，依次加入四水合三氯化铟、五水合四氯化锡和硫代乙酰胺，搅拌均匀后置于聚四氟乙烯高压反应釜中，120~180℃反应8~20个小时，自然冷却至室温。产物经处理后即得所述Sn‑In₂S₃的光催化材料。该光催化材料有较大的比表面积和适宜的孔隙结构，使得表面活性位点增加，锡掺杂后可增强可见光的吸收能力，有效抑制光生电子和空穴的复合，表现出更优异的光催化性能。本发明Sn‑In₂S₃光催化材料可还原含铀废水，在40min能还原95%以上的目标污染物，显示了优异的光催化活性。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种锡掺杂硫化铟（Sn-In₂S₃）的花球状纳米材料的制备方法及其在光催化还原中的应用。

背景技术

随着全球工业化进程的发展，环境污染问题日益严重，特别是核相关技术在不断进步，核工业和核电站得到了迅速的发展。然而，铀矿山、铀冶厂、地质勘探及放射医疗等在加工提纯或使用过程中一般会产生放射性含铀废水。放射性铀核素能通过各种途径进入人体，当铀累积超过一定含量时，其内照射作用将使人体组织和器官受到损伤发生病变，诱发皮肤病、癌症、畸形一系列疾病甚至导致死亡。因此，含铀废水的处理引起了世界范围里环保研究学者的重视。光催化技术由于具有效率高、无污染、成本低和强还原能力成为最有效的方法之一。

硫化铟（In₂S₃）属于III-VI族硫化物，是一类重要的具有紫外光、可见光和近红外光响应的n型半导体光催化剂。因其独特的窄带隙、多孔结构和能带结构，具有有优异的光化学稳定性，在光催化降解有机污染物等方面有广泛的应用前景。而且In₂S₃纳米材料作为光催化剂具有工艺安全、简单及性能稳定等优点，成为新一代高性能纳米半导体材料领域的研究热点。

然而单一的In₂S₃可接触表面积（即活性位点）很少，光生电子和空穴极易复合造成其光催化还原性能并不可观，限制了它在实际中的应用推广。鉴于以上所述的情况，本发明采用Sn掺杂In₂S₃，改变In₂S₃的禁带宽度和光学吸收性能，有效抑制光生电子和空穴的复合，从而提高其可见光催化还原活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锡掺杂硫化铟（Sn-In₂S₃）的花球状光催化剂的制备方法，所得催化剂具有更大的比表面积，更窄的禁带宽度，更强的光学吸收性能和低的光生电子和空穴的复合率，在500W氙灯为光源的条件下可光催化还原六价铀。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种锡掺杂硫化铟的花状纳米材料的制备方法，采用水热法合成该光催化剂，以无水乙醇为溶剂，依次加入四水合三氯化铟、五水合四氯化锡和硫代乙酰胺，搅拌均匀后置于聚四氟乙烯高压反应釜中，120~180℃反应8~20个小时，自然冷却至室温，通过离心分离收集生成的黄色产物，分别用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤多次后干燥得到最终产物。

进一步地，所述掺杂为Sn元素掺杂In₂S₃。

进一步地，反应物中五水合四氯化锡、四水合三氯化铟和硫代乙酰胺的摩尔比为0.5~3：4.8：12。

进一步地，反应溶剂为无水乙醇，且反应条件为将反应物置于100mL聚四氟乙烯高压反应釜中120~180℃反应8~20个小时。