[发明专利]一种一维自组装复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种一维自组装Zn_xCd_1‑xSe/Cu₂O@Cu复合光催化剂及其制备方法和应用。本发明一维自组装Zn_xCd_1‑xSe光催化剂的制备方法包括：(1)将锌源和亚硒酸钠在水‑有机胺‑水合肼三元混合溶剂中溶解并搅拌均匀，升温，保温反应，获得硒化锌纳米片；(2)将硒化锌纳米片溶解于水‑有机胺二元混合溶剂中，加入镉源，搅拌，升温，保温反应获得硒镉锌纳米结构即为一维自组装Zn_xCd_1‑xSe光催化剂；(3)将Cu₂O@Cu分散于二次水中，超声分散，加入硒镉锌纳米结构，得一维自组装Zn_xCd_1‑xSe/Cu₂O@Cu复合光催化剂。本发明的制备方法反应设备简单，容易操作，成本低，反应条件温和，所得光催化剂产品的分散性好，光催化性活性高，光催化稳定较好，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂合成技术领域，具体是涉及一种一维自组装复合光催化剂及其制备方法和应用，更具体地，涉及一种一维自组装Zn_xCd_1-xSe/Cu₂O@Cu复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

社会经济快速发展的同时，自然环境污染与能源枯竭也在威胁着人类的健康、生存及发展。随着化石燃料不断被开发，二氧化碳排放量逐年增加，人类生活面临极大的威胁，降低这一威胁的途径之一是转化二氧化碳。

二氧化碳转化的传统方法是采用高温下氢气催化还原，产生一氧化碳、甲烷、甲醇等产物，耗能较高。光电催化则能够在较为温和的条件下实现二氧化碳的还原，是一种清洁的转化方法，既可以解决环境污染，又能产生高效新能源。

近年来，硒化锌作为II-VI族半导体材料，在光电催化、光电器件、光致发光等领域具有广泛的发展前景与应用潜力，引起了科学家们广泛的研究兴趣。但是硒化锌相对较宽的禁带宽度降低了太阳光的利用率，为了降低硒化锌的带隙，增强光的吸收，需要通过成分的调节获得连续可调的禁带宽度，比如通过成分调节获得硫化锌镉、硒硫化镉等复合光催化剂。然而，制备复合光催化剂难度较高，制备方法又直接影响了光催化剂的催化活性，催化稳定性等性能。因此，开发一种成本低、条件温和简易的光催化剂制备方法对于复合光催化剂材料微观形貌的控制、调节带隙和改变可见光吸收方面具有重要意义，可有效的提高材料的光催化二氧化碳还原的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种一维自组装光催化剂及其制备方法和应用，该一维自组装光催化剂为Zn_xCd_1-xSe光催化剂和Zn_xCd_1-xSe/Cu₂O@Cu复合光催化剂，本发明的制备方法反应设备简单，容易操作，成本低，反应条件温和，所得光催化剂产品的分散性好，光催化性活性高，光催化稳定较好，具有较好的应用前景。

为达到本发明的目的，本发明一维自组装Zn_xCd_1-xSe光催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将锌源和亚硒酸钠在水-有机胺-水合肼三元混合溶剂中充分溶解并搅拌均匀，转移到烘箱中，升温至145-155℃下保温反应，反应结束后冷却到室温，离心洗涤白色沉淀物并通过冷冻干燥机干燥，获得硒化锌纳米片；

(2)将硒化锌纳米片溶解于水-有机胺二元混合溶剂中，搅拌均匀，将加入一定摩尔比的镉源，搅拌1-3小时后，随后转移到烘箱中，升温至145-155℃下保温反应6-10小时，反应结束后冷却到室温，离心洗涤暗红色沉淀物并通过冷冻干燥机干燥，获得硒镉锌纳米结构即为一维自组装Zn_xCd_1-xSe光催化剂。