[发明专利]一种在光芬顿反应中抗光腐蚀的硫化物异质结材料的制备方法

说明书

一种在光芬顿反应中抗光腐蚀的硫化物异质结材料的制备方法，属于光化学能转换、光催化降解领域。本发明要解决在过氧化氢诱导的强氧化性光芬顿反应中，对硫化物的腐蚀可能加剧的技术问题。本发明方法：一、将α‑Fe₂O₃纳米颗粒加入到去离子水中，搅拌，然后依次加入Na₂MoO₄·2H₂O和CH₄N₂S，超声震荡，升温后保温，无水乙醇洗涤3次后离子水洗涤3次，干燥，得到Fe₂O₃/MoS₂；二、将步骤一获得的Fe₂O₃/MoS₂分散于混合溶液中，超声震荡，然后在室温下搅拌使TEOS完全水解，取沉淀物，真空干燥，得到硫化物异质结材料。本发明用于光化学能转换、光催化降解领域。

技术领域

本发明属于光化学能转换、光催化降解领域。

背景技术

自Honda-Fujishima效应发现以来，光催化技术受到了科学界的极大关注^[1]。以半导体材料为核心的光催化技术可将太阳能作为光源驱动室温化学反应。在水环境中，光诱导产生的电子和空穴分别与吸附的溶解氧和水分子作用产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(·O₂^-)，这类活性基团具有无选择性的氧化降解有机污染物的能力。不同于现有处理污染物和净化空气的方法,光催化降解是热力学自发行为(ΔG<0)，具有成本低、处理彻底、无二次污染的特点，整个过程遵从于地球上的物质能量循环规律，既达到了治理环境污染又实现了资源利用生态化的目的，是有效解决当前环境问题的一种极佳手段。研究表明，d⁰和d¹⁰金属阳离子构成的氧化物半导体具有光催化性质，对于光催化反应机制的研究也多以这类材料建立模型^[2-4]。尽管目前针对光催化本质的探索仍在继续，但科学界普遍认为是三个因素制约着催化效率，从而阻碍了这项技术直接进入产业化。其中包括：(1)太阳光谱利用率——常用的金属氧化物通常仅限紫外光激发，太阳光谱利用率尚不足<5％；(2)光生电荷分离转移效率——光生电荷在体相迅速复合，在迁移过程中也易被杂质或缺陷俘获；(3)表面化学反应效率——到达反应活性位点的电子与质子易于表面复合，逆反应的同时发生也大量消耗载流子。最终导致整个反应的光量子效率较低，催化活性受到严重影响。

早期的研究都集中在如TiO₂等的氧化物半导体，但这类材料虽然对环境友好且无生物毒害性，但其多为宽禁带半导体，只能利用紫外光部分，制约了其实用性。赤铁矿相三氧化二铁(α-Fe₂O₃)是最为稳定的铁氧化合物，并且具有n型半导体特性，近年来多应用在催化领域。它具有绝大多数氧化物半导体的优点，如：化学稳定性、储量丰富、成本低廉、无毒害，更为重要的是，其禁带宽度仅为2.2eV可充分利用可见光谱，并且其可参与氧化降解能力更强的芬顿反应。但Fe₂O₃亦因其较短的空穴扩散长度(2-4nm)、较高的光生电子空穴对复合率、低电导率等因素限制实际利用率。