[发明专利]锌镉硫-铋掺杂埃洛石复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锌镉硫‑铋掺杂埃洛石复合光催化剂及其制备方法。所述的锌镉硫‑铋掺杂埃洛石复合光催化剂中，埃洛石为纳米管结构，锌镉硫分散的生长在铋掺杂埃洛石表面。本发明采用一步溶剂热法制得改性铋掺杂埃洛石，与锌镉硫超声复合形成复合光催化剂。本发明的锌镉硫‑铋掺杂埃洛石复合光催化剂分散性好且活性位点多，用于光催化降解10mg/L罗丹明B，表现出优异的催化性能，在60min内降解率达到85％以上。

技术领域

本发明涉及一种锌镉硫-铋掺杂埃洛石复合光催化剂及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

光催化技术利用材料的独特光、电转换特性将太阳能转化为化学能，得到包括氢气和碳氢化合物等能源物质，去除污染物和细菌等。但是现有的光催化剂因其光利用率低、光生电子复合率高、表面活性位点少等因素限制了其应用。通过对光催化剂进行改性能够提升其光催化性能，改性方法包括贵金属掺杂、半导体复合、引入缺陷或杂原子、添加光敏化剂等。

埃洛石是一种天然黏土类硅酸盐矿物，具有比表面积大，储量丰富，热稳定性好，结构均匀等优点。埃洛石的化学组成与高岭土相似，化学式为Al₂Si₂O₅(OH)₄·nH₂O(n＝0，2)，由铝氧八面体和硅氧四面体之间的空间不匹配位错形成管状结构。埃洛石微米管的内表面为Al-OH，呈现负电性，外表面则是O-Si-O基团，呈现正电性。因此，埃洛石能够使绝大多数金属粒子或离子(Pt，Fe³⁺，Ag⁺等)、金属化合物(Fe₃O₄，CdS，CuO等)和高分子聚合物(聚苯胺，聚噻吩等)均匀的负载在埃洛石上。Siva Kumar-Krishnan等通过银纳米颗粒修饰对埃洛石纳米管表面功能化用于酶固定和生物传感[Siva Kumar-Krishnan,et al.(2016).Surface functionalized halloysite nanotubesdecorated with silvernanoparticles for enzymeimmobilization and biosensing.J.Mater.Chem.B,4,2553-2560.]。Xing,W.N.等通过水热法制备的CdS-埃洛石复合材料用于降解四环素，具有高效光催化活性[Xing,W.N.,et al.(2012).Preparation high photocatalytic activity ofCdS/halloysite nanotubes(HNTs)nanocomposites with hydrothermal method.Applied Surface Science,259,698-704.]。Zhou,T.Z.等通过原位聚合制备埃洛石@聚苯胺(HNT@PANI)核壳纳米复合纳米管具有高效的Cr(VI)吸附还原效果[Zhou,T.Z.,et al.(2017).Effective Adsorption/Reduction of Cr(VI)Oxyanion by Halloysite@Polyaniline Hybrid Nanotubes.ACS Appl.Mater.Interfaces,9,6030-6043]。Yin,L.X.等通过水热法制备的Zn_0.2Cd_0.8S微米球在60min内降解10mg/L的RhB仅为50％[Yin,L.X.,etal.(2019).Constructing 3D hierarchical Zn_0.2Cd_0.8Smicrospheres for theimproved visible-light-drivenphotocatalytic performance.InternationalJournal of Hydrogen Energy,doi:10.1016]。上述改性方式均是以天然硅酸盐作为载体，并没有使埃洛石作为光催化剂参与光催化反应，同时制备单一的锌镉硫纳米晶存在团聚现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化性能优异的锌镉硫-铋掺杂埃洛石复合光催化剂及其制备方法。