[发明专利]一种缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂及制备方法与应用，其制备方法为将ZnIn₂S₄微球在氢气氛围下加热至90～120℃进行热处理获得缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂。本发明提供的缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂能够拓宽催化剂的光吸收范围，提升光生电子和空穴对分离效率进而提高光催化效率。

技术领域

本发明涉及光催化剂的制备方法和使用方法，具体涉及一种缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂及制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

当今世界面临着能源短缺的危机，环境问题已经成为人类文明进一步发展的障碍。在解决能源问题上，半导体光催化是近些年发展起来的，其分解水制氢是一个非常有前途的技术。在众多半导体光催化剂中，ZnIn₂S₄作为一种三元金属硫族化合物，典型的可见光响应型光催化剂，具有可调节的带隙和较宽的光吸收范围的优势，使得近年来在光催化领域得到了广泛的应用。在可见光范围内对太阳能的有效光学吸收也使得ZnIn₂S₄成为一种有前途的、环保且可见光驱动的用于清洁能量转换光催化剂。ZnIn₂S₄在制氢方面有很大的优势，但是，本发明的发明人研究发现，现有ZnIn₂S₄存在产氢效率低的缺陷。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂及制备方法与应用，能够拓宽催化剂的光吸收范围，提升光生电子和空穴对分离效率进而提高光催化效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂的制备方法，将ZnIn₂S₄微球在氢气氛围下加热至90～120℃进行热处理获得缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂。

本发明通过实验发现，当采用氢气在90～120℃对ZnIn₂S₄微球进行热处理后，使得ZnIn₂S₄微球的比表面积变大，从而增加表面的活性位点，从而增加产氢性能，而当氢气在80℃处理时，ZnIn₂S₄微球的比表面积变小，降低其产氢性能，而当氢气在120℃以上处理时，会导致ZnIn₂S₄微球分解，从而无法获得ZnIn₂S₄微球。

另一方面，一种缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂，由上述制备方法获得。

第三方面，一种上述缺陷型硫铟锌微球可见光催化剂在光解水制氢气中的应用。

第四方面，一种光解水制备氢气的方法，向含有水、乳酸和氯铂酸的体系中加入上述缺陷型硫铟锌微球，进行光照处理。

本发明的有益效果为：

本发明以低温表面氢化制得的缺陷型ZnIn₂S₄微球可见光催化剂具有良好的产氢性能，而现有技术制得的ZnIn₂S₄光催化剂产氢性能较差，能够提升2倍多，并且通过循环多次测试发现仍然具有良好的稳定性。这种微球结构的催化剂具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，通常表现出优于体相材料的光催化性能，并且氢化之后能够产生表面缺陷。另外这种结构增大了与催化剂的接触面积，大幅度提升产氢性能。