[发明专利]一种CdZnS超细纳米颗粒负载的In2

说明书

本发明属于光催化剂材料制备技术领域，涉及一种CdZnS超细纳米颗粒负载的In₂O₃梭形纳米棒复合材料及其制备方法和应用。本发明通过将CdZnS超细纳米颗粒负载于梭形介孔In₂O₃纳米棒上制备的用于催化产氢的异质光复合材料，可稳定地应用在光催化分解水产氢中，解决了在光催化过程中CdZnS在光腐蚀现象下导致的不稳定性，不仅拓宽了光催化材料的光吸收范围，而且大大加强了催化产氢效率。且本发明整体制备过程简单，反应易控制，具有很好的重复性，具有很高的工业生产价值。

技术领域

本发明属于光催化剂材料制备技术领域，涉及一种CdZnS超细纳米颗粒负载的In₂O₃梭形纳米棒复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的迅速发展，能源危机日趋严重，为更好地实现“碳达峰”和“碳中和”目标，开发清洁的可再生资源已迫在眉睫。氢能作为一种无污染高热量的能源，太阳能是一种取之不尽、用之不竭的自然资源，利用太阳能分解水来产生清洁和高价值的氢，长期以来一直被认为是最有希望以可持续的方式生产可再生清洁能源的策略之一。通常，这种光催化水分解过程需要高效和经济的光催化剂。

氧化铟(In₂O₃)是一种带隙相对较窄的n型半导体光催化剂，因其优异的电导率、热力学稳定性和可见光响应性而在光催化应用中收到了广泛的关注。然而，普通的In₂O₃光催化剂由于比表面积小、可见光捕获能力有限、电荷复合效率高，其光催化效率仍然较差，为了克服这些缺点，人们进行了许多提高氧化铟光催化活性的尝试。人们普遍认为，金属有机框架(metal organic framework,MOFs)衍生的In₂O₃能够完全保留MOFs的高比表面积和多孔框架结构，为光催化反应提供了大量的反应位点，从而提高光催化活性。

通过MOFs衍生的多孔In₂O₃与窄带隙半导体复合不仅明显拓宽了In₂O₃可见光吸收范围，还显著提高了光生电子空穴对的分离与传输，从而显著提高光催化活性，但目前报道的MOFs衍生的光催化剂在光催化反应中往往是脆弱和不稳定的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种具有高效性和稳定性的CdZnS超细纳米颗粒负载的In₂O₃梭形纳米棒复合材料及其制备方法和应用。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种CdZnS超细纳米颗粒负载的In₂O₃梭形纳米棒复合材料，所述复合材料为CdZnS以超细纳米颗粒形式负载于梭形介孔In₂O₃纳米棒上形成异质结构，CdZnS超细纳米颗粒负载量为5-10wt％。

CdZnS由于较宽的光吸收范围与显著的光催化活性可以作为光催化水分解中最有前景的金属硫化物之一，但因其在光催化过程中的光腐蚀现象导致了这类光催化剂的不稳定，从而限制了其在光催化中的应用。本发明通过MOFs衍生的In₂O₃形成的孔洞作为客体，与CdZnS超细纳米颗粒原位复合，从而通过微量的CdZnS纳米颗粒与介孔梭形In₂O₃纳米棒复合形成异质结构大幅度提高光催化活性，解决了在光催化过程中CdZnS在光腐蚀现象下导致的不稳定性。

在上述的一种CdZnS超细纳米颗粒负载的In₂O₃梭形纳米棒复合材料中，CdZnS超细纳米颗粒粒径为3-8nm。当CdZnS超细纳米颗粒粒径为3-8nm时，可以显著增加催化反应活性位点。