[发明专利]一种单层四元复合可见光催化材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种单层四元复合可见光催化材料及其制备方法，所述复合可见光催化材料的化学式为Ba_xZn_1‑xIn₂S₄，其中0x1。所述的光催化材料在可见光下具有较高的光催化产氢活性。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种单层四元Ba_xZn_1-xIn₂S₄复合可见光催化材料及其制备方法。

背景技术

煤炭燃烧为工业发展提供电能，同时为城市生活供暖。但是煤炭燃烧产生的废渣和废气严重污染环境，并造成了不可逆转的后果，如雾霾、水污染等。依赖传统化石能源不可避免的会造成环境污染，并且会导致能源危机。在现代科技发展过程中，清洁能源的发展日新月异，其中氢能是理想的清洁能源，氢气与氧气燃烧后释放能量并生成水，对环境是无污染的。

生产氢气的常用方法是电解水，但消耗的电能仍然需要用传统化石能源来提供，这违背了保护环境的初衷。近年来，利用太阳光将水分解生成氢气和氧气的研究受到广泛的关注。太阳光是取之不竭的巨大能源，水占地球面积的70%，因此利用太阳光将水分解为氢能具有巨大的科学价值。其中光催化剂的应用必不可少。

常用的光催化剂是TiO₂，但TiO₂只能响应紫外光，不能利用可见光，致使太阳光中大部分的光能不能被利用。国内外在开发可见光催化剂工作上进行了大量研究，但都没有达到令人满意的程度。

通过能级结构设计和大量实验，我们发现硫化物组成的复合半导体材料可以受可见光激发，使光催化剂发挥最大的催化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单层四元Ba_xZn_1-xIn₂S₄复合可见光催化材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单层四元复合可见光催化材料，其化学式为Ba_xZn_1-xIn₂S₄，其中0x1。

一种单层四元Ba_xZn_1-xIn₂S₄复合可见光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取硝酸钡x mmol(0x1)，醋酸锌1-x mmol、氯化铟2 mmol、硫代乙酰胺4.5mmol先后加入到250 mL三口烧瓶中，加入10-20 mL丙酮和10-20 mL去离子水，持续超声0.5-1.5 h，得到均一的混合溶液，向溶液中加入20 mL以四氢呋喃和N’N-二甲基甲酰胺为混合溶剂溶解的0.5 mmol双嵌段聚合物聚苯乙烯-聚丙烯酸混合液，再在溶液中溶解1mmol邻苯二甲酸或间苯二甲酸，超声分散0.5 h；

（2）将溶液转移到100 mL聚四氟乙烯反应釜中，在聚四氟乙烯反应釜外套上微波专用安全保护套，将反应釜放入微波水热反应器中，设置微波功率为300 W，微波反应时间为1-8 h，微波反应温度为130-220℃；

（3）反应结束后，将反应物倒入离心管中，超声分散30 min，将沉淀用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤3次，9000 r/min离心分离得到固体粉末，固体粉末转入到装有100 mL无水乙醇的烧杯中，在烧杯底部通入0.1-1Mpa高压氮气，放入超声波反应器中超声2-3 h，超声频率为20～40kHz，9000 r/min离心分离得到固体粉末，60-80 ℃烘干24 h、研磨成粉，形成一种单层四元Ba_xZn_1-xIn₂S₄复合可见光催化材料。