[发明专利]一种硫化镉（CdS）掺杂钒酸铋（BiVO

说明书

本发明涉及一种硫化镉（CdS）掺杂钒酸铋（BiVO₄）复合光催化剂的制备，包括步骤：CdS纳米棒的制备和硫化镉（CdS）掺杂钒酸铋（BiVO₄）复合光催化剂的制备。本发明的有益效果是：该制备方法较为简单，制备条件容易控制，所制备的棒状硫化镉（CdS）掺杂钒酸铋（BiVO₄）复合光催化剂具有无二次污染，光催化效率高等优点，具有一定的应用价值。

技术领域

本发明属于纳米材料制备及应用技术领域，涉及一种硫化镉（CdS）掺杂钒酸铋（BiVO₄）复合光催化剂的制备方法。

背景技术

在人类工业文明不断发展的现代社会，环境恶化和能源短缺已成为工业文明持续发展的重大挑战。随着科技的发展，人们发现光催化技术在处理水污染，产氢等领域显示出众多优势，因此，半导体光催化技术的出现，一定程度上给解决难题带来希望，也被认为是缓解环境恶化和能源短缺领域最具前景的技术。

Z-方式异质结由两个以上的半导体组成，可以促进电荷载体的空间分离，并在两侧分别进行还原和氧化反应，Z-方式异质结中的两个组分中，硫化镉（CdS）是最有希望的候选物之一，因为合适的带隙（2.25eV）和理想的CB位置用于H2产生和光捕获，由于CdS和BiVO4之间具有合适的带隙和带隙电位，因此可以预期BiVO4的CB上的光生电子可以快速地与CdS的VB上的光生空穴重新组合，实现新的Z-方式异质结，CdS / BiVO4复合光催化剂有益于光生电荷的分离。

在这里，我们展示了一种新的Z-方案异质结光催化剂，由两个可见光响应半导体组成，不使用电子介体，所制备的CdS纳米棒掺杂BiVO4纳米短棒（CdS / BiVO4）表现出更宽的光吸收区域和Z-方向电荷分离机制，用于在可见光下染料降解。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种硫化镉（CdS）掺杂钒酸铋（BiVO4）复合光催化剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种硫化镉（CdS）掺杂钒酸铋（BiVO4）复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）CdS纳米棒的制备：采用简单的溶剂热法合成CdS纳米棒，步骤如下：将4.66 g Cd(NO₃)₂·4H₂O与3.45 g硫脲同时溶于70 mL乙二胺中，在室温下搅拌30 min，然后将混合物转移到聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，在160 ℃下持续反应，当反应釜冷却至室温后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤所得产物，并在60 ℃下干燥8 h。

（2）硫化镉（CdS）/钒酸铋（BiVO₄）复合光催化剂的制备：通过简单的水热法合成，步骤如下：准确称取制备好的CdS加入到70mL去离子水中，超声30min，加入Bi(NO₃)₃·5H₂O，搅拌30min，加入NH₄VO₃,调节pH为6，搅拌30min，混合物转移到聚四氟乙烯不锈钢高压釜中，在160℃下持续反应12 h，最后，离心分离，用水和乙醇依次清洗，所得产物60 ℃下干燥24小时。

进一步地，所述的步骤（1）CdS纳米棒的水热反应为160℃，反应时间为24 h；

进一步地，所述的步骤（2）中Bi(NO₃)₃·5H₂O和NH₄VO₃的摩尔比为1:1；

进一步地，所述的步骤（2）中CdS纳米棒的质量为0.1 g，且BiVO₄:CdS质量比分别为20wt%、30 wt%、40 wt%；