[发明专利]一种含硫空位的硫化铟镉-硫化镉二维复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含硫空位的硫化铟镉‑硫化镉(CdIn₂S₄‑CdS)二维(2D)复合材料及其制备方法和应用，所述CdIn₂S₄‑CdS复合材料中，片状CdIn₂S₄复合于片状CdS，形成异质结。本发明通过水热处理将前驱体Cd₃(C₃S₃N₃)₂分解的同时进行离子交换，构建2D CdIn₂S₄‑2D CdS，异质结的存在可以快速转移其界面的电子空穴，实现高效的电荷分离；另外，硫空位可以吸附和活化氧气，产生大量氧活性物质。

技术领域

本发明属于纳米材料制备和光催化技术领域，具体涉及一种含硫空位的硫化铟镉-硫化镉(CdIn₂S₄-CdS)二维复合材料及其制备方法和在甲苯选择性氧化中的应用。

背景技术

苯甲醛是一种广泛应用于医药、香料、农药等行业的重要有机中间体。目前国内生产苯甲醛主要采取传统的甲苯氯化水解法，对环境污染严重，得到的产品中含有氯，因此不能用作医药中间体。随着苯甲醛需求的日益增加，研究者们在苯甲醛生产新工艺的开发方面做了大量的研究工作。其中利用太阳能作为能量来源在室温下通过光催化实现甲苯选择性氧化制备苯甲醛的过程备受研究者们的关注。CdS作为一种可见光响应的光催化剂，具有独特的电子结构、较窄的禁带宽度和合适的能带位置，并具有较高的热稳定性被广泛地应用于光催化甲苯氧化的研究。但其光生电子和空穴的快速复合较为严重，并且材料本身容易被光腐蚀制约了CdS的实际应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是在于提供了一种含硫空位的CdIn₂S₄-CdS二维(2D)复合材料及其制备方法和应用，通过水热处理将前驱体Cd₃(C₃S₃N₃)₂分解的同时进行离子交换，构建2D CdIn₂S₄-2D CdS，异质结的存在可以快速转移其界面的电子空穴，实现高效的电荷分离；另外，硫空位可以吸附和活化氧气，产生大量氧活性物质。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种含硫空位的CdIn₂S₄-CdS二维复合材料，2D片状CdIn₂S₄复合于2D片状CdS，形成异质结。

本发明还提供了上述CdIn₂S₄-CdS复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过化学沉淀法制备正八面体Cd₃(C₃S₃N₃)₂前驱体；

(2)将步骤(1)得到的Cd₃(C₃S₃N₃)₂前驱体分散于去离子水，再加入铟源，得到均质溶液；

(3)将步骤(2)得到的均质溶液于140℃下进行水热处理得到CdIn₂S₄-CdS复合材料。