[发明专利]一种半导体光催化剂及其制备方法

说明书

本申请公开了一种半导体光催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1.将含Zn前驱体和含In前驱体混合，接着加入水配成前驱体溶液，搅拌均匀，制得混合液a；S2.向步骤S1制得的混合液a中加入Cu化合物并搅拌均匀，制得混合液b；S3.向步骤S2制得的混合液b中加入表面活性剂并搅拌均匀，制得混合液c；S4.向步骤S3制得的混合液c中加入含S前驱体，搅拌均匀后经过水热反应得到固体混合物，经离心洗涤后烘干，制得催化剂。本申请所公开的Cu掺杂ZnIn₂S₄半导体光催化剂的可见光还原CO₂至CO的性能是未掺杂ZnIn₂S₄光催化剂的13.7倍。另外，本申请提供的制备方法条件温和，操作简单，利于其大规模生产。

技术领域

本发明涉及光催化剂制备技术领域，更为具体地说，涉及一种半导体光催化剂及其制备方法。

背景技术

通过光催化的技术，将CO₂还原成有用的有机燃料是解决环境问题和能源危机的一石二鸟的方法。半导体光催化，将太阳光作为能源，是一种绿色、可持续的技术，同时也兼具反应条件要求低、高应用潜力的优点，在还原CO₂以解决环境和能源问题方面有着广阔的应用前景。虽然半导体光催化技术的发展十分迅速，但目前发展的光催化材料仍然存在各种缺点以致难以满足实际的需求。光催化还原CO₂的催化剂，由于其光谱响应范围过窄、有效的光生电荷-空穴分离少、还原性能不足，或者表面反应活性位点稀少，从而导致CO₂的光还原效率非常低，远不足以在工业生产中得到应用。光催化还原CO₂的技术要想得到进一步的发展，以上的几个方面必须得到突破。

ZnIn₂S₄，作为三元硫化物AB_mC_n(A＝Cu,Ag,Zn,Cd,等.；B＝Al,Ga,In；C＝S,Se,Te)的其中之一，由于其优异的光催化性能以及化学稳定性，引起了研究者的关注。更重要的是，ZnIn₂S₄合适的价导带位置和禁带宽度为光催化将CO₂还原为碳化合物燃料提供了可能性。然而，目前报道的纯ZnIn₂S₄体相材料光催化还原CO₂效率还未达到理想效果，当前急需通过改性手段提高ZnIn₂S₄的光催化性能。

因此，发明一种能利用ZnIn₂S₄的半导体光催化剂不仅能打破目前多数半导体光催化剂光催化效率和选择性不令人满意的格局，在方法学研究上具有理论意义上，还具有广泛的应用前景，实现工业化实施产生较大经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服目前多数半导体光催化剂光催化效率和选择性不令人满意的缺点，提出了一种能提升光催化效率和选择性、反应条件温和、操作简单、利于其大规模生产的半导体光催化剂及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种半导体光催化剂，该催化剂以S化合物为载体，在其表面负载Cu离子作为活性中心。

作为优选方案，所述S化合物为ZnIn₂S₄。

作为优选方案，该催化剂由Cu离子取代ZnIn₂S₄中的Zn离子的微球结构构成。

作为优选方案，该催化剂中Cu离子的质量分数为0.1wt％-1wt％。

本发明还提供一种半导体光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将含Zn前驱体和含In前驱体混合，接着加入水配成前驱体溶液，搅拌均匀，制得混合液a；