[发明专利]一种全晶体异质结光催化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种全晶体异质结光催化材料及其制备方法和应用，本发明提供的全晶体异质结光催化材料，包括Bi₂S₃纳米管和嵌入Bi₂S₃纳米管的WS₂量子点；所述Bi₂S₃纳米管和WS₂量子点的质量比为100：(1～5)。根据实施例的记载，本发明所述的全晶体异质结光催化材料用于催化二氧化碳，生成甲醇的产率为20.5～29.2μmol/g_cat，乙醇的产率为16.6～25.5μmol/g_cat。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种全晶体异质结光催化材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，室温效应导致的全球气候变暖日趋严重，其中二氧化碳作为主要的温室效应气体，降低空气中的二氧化碳量是治理温室效应的关键。因此，现在越来越多的人关注于通过太阳能和光催化剂将二氧化碳转化为有机燃料，这种方法既可降低二氧化碳的含量又能产生有用的燃料资源供人类利用，解决现在化石燃料短缺的现状。

利用太阳能资源并将CO₂转化为有机燃料，合成的可见光催化剂是研究的一个热点。硫化物作为一种窄带隙的半导体，其对太阳光的转化利用率高。然而很多硫化物很不稳定，如：CdS在光照下会产生光腐蚀，因此在实际应用中受到限制。Bi₂S₃是一种窄带隙的半导体，能高效吸收紫外可见红外光，可以高效利用太阳能源，且在酸性和中性溶液中具有较好的化学稳定性，但其在研究中主要应用于电池燃料、光降解有机污染物、水制氢等方面。虽然单纯Bi₂S₃能光催化CO₂转化为甲醇，但单纯的硫化铋材料存在着光生载流子复合率高、催化效率低的缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种全晶体异质结光催化材料及其制备方法和应用；所述全晶体异质结光催化材料具有较高的催化效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下具体技术方案：

本发明提供了一种全晶体异质结光催化材料，包括Bi₂S₃纳米管和嵌入 Bi₂S₃纳米管的WS₂量子点；

所述Bi₂S₃纳米管和WS₂量子点的质量比为100：(1～5)。

优选的，所述Bi₂S₃纳米管的管径为100～350nm。

本发明还提供了上述技术方案所述的全晶体异质结光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

将硝酸铋溶液和硫化钠溶液混合，得到含有前驱体的混合溶液；

将所述含有前驱体的混合溶液、尿素溶液和WS₂量子点溶液混合，进行水热反应，得到全晶体异质结光催化材料。

优选的，所述硝酸铋溶液的溶剂为丙三醇；

所述硝酸铋溶液中溶质和溶剂的用量比为(0.6～0.8)g：(4～6)mL。

优选的，所述硫化钠溶液的浓度为0.1～0.2g/mL。

优选的，所述尿素溶液的浓度为40～60g/L；

所述尿素溶液与所述硝酸铋溶液的体积比为(2.5～3.5)：1。

优选的，所述WS₂量子点溶液的浓度为4～8g/L。