[发明专利]一种可见光响应ZnS/C3

说明书

本发明涉及一种ZnS@g‑C₃N₄异质结光催化材料及其制备方法。本发明是要解决现有的宽带隙半导体光催化剂光谱响应范围窄、太阳能利用率低以及电子空穴复合快的问题。本发明合成的ZnS@g‑C₃N₄光催化材料，其结构特征为由5纳米的细小单晶组装成的多孔硫化锌（ZnS）微球，沉积于片层的g‑C₃N₄上，二者形成比表面积较大的异质结构；该复合材料的制备方法为：一、超声处理g‑C₃N₄；二、混合搅拌；三、加热；四、洗涤及干燥。本发明采用溶剂热合成法，对环境友好，原料廉价易得，成本低，合成路线简单，易于大规模工业化生产，所得产品稳定性好、易于储存，且在可见光区对罗丹明B有很好的降解效果，且可重复利用。本发明合成的ZnS@g‑C₃N₄异质结光催化材料提高了太阳光的利用率，可应用于污水治理领域。

技术领域

本发明涉及的是一种可见光响应的半导体异质结光催化剂的制备，属于新材料技术领域。

背景技术

随着社会的发展和经济的进步，水体有机污染物等环境问题正成为人类社会面临的严峻挑战。其中，有机染料废水毒性大，难降解，是一个亟待解决的复杂问题。然而传统的絮凝、吸附、超滤等有机染料废水处理方法效率低，降解不彻底。因此，急需研发新型降解水体有机污染物的方法。

近年来，大量研究发现半导体光催化技术相较于传统废水处理方法更彻底、更环保，利用光催化技术降解水体有机污染物也逐渐成为研究的热点。纤锌矿硫化锌是一种Ⅱ-Ⅵ 金属硫化物族，带隙约为3.8 eV，属于直接带隙半导体。在无机半导体光催化剂中，ZnS具有微观形貌类型丰富、传输性能优异、热稳定性好、无毒性和成本较低等优点，因此，在半导体光催化领域中广受欢迎。然而，ZnS仅对紫外光下的电子-空穴分离的紫外吸收（λ 340nm）作出响应，而紫外光仅占太阳光的3%~5%。硫化锌的固有缺陷（如对可见光的响应不足和电子-空穴复合速率快）限制了其在光催化领域中的应用。研究表明解决可见光响应问题的有效方法是构建异质结构，其中窄带隙半导体可以与ZnS形成异质结以改善光催化性能，如CdS/ZnS、CuS/ZnS、SnS2/ZnS等，异质结构为光催化反应提供了新的活性位点。