[发明专利]一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用；该制备方法包括以下步骤：a)将铁源、锌源和聚乙烯吡咯烷酮在第一溶剂存在下混合后，进行静电纺丝，再经煅烧，得到ZnFe₂O₄纳米纤维；b)将锌源、铟源和硫源在第二溶剂存在下混合后，加入步骤a)得到的ZnFe₂O₄纳米纤维，进行溶剂热反应，使得到的ZnIn₂S₄纳米片负载在ZnFe₂O₄纳米纤维上，得到硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂。与现有技术相比，本发明提供的制备方法将二维ZnIn₂S₄纳米片光催化剂，通过低温溶剂热的方法负载到一维铁酸锌(ZnFe₂O₄)纳米纤维上，从而得到ZnIn₂S₄/ZnFe₂O₄纳米复合材料，该复合材料能够对废气进行光催化降解，以达到对废气的有效处理。

技术领域

本发明涉及无机功能材料技术领域，更具体地说，是涉及一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会工业化和经济的迅速发展，大量的工业排放废气造成严重的污染，给人类以及动植物带来很大危害。同时，大气中的废气还导致酸雨，酸雾以及光化学烟雾等严重的环境污染问题。所以，寻找廉价、高效、节能的方法降解处理废气，已成为眼下科学研究者的热点问题。

目前来说，半导体光催化技术具有无毒，降解效率高，氧化还原能力强等优点，被认为是处理废气污染的经济有效方法之一。在现行的多种光催化剂中，硫化铟锌(ZnIn₂S₄)是一种被广泛研究的金属硫化物半导体光催化剂，在可见光下有良好的光吸收能力，可控的形貌结构等优点。然而ZnIn₂S₄同样具有许多的不足，例如光照后产生的光生电子和空穴容易快速重组，降低其光催化活性。因此，对ZnIn₂S₄采用不同的修饰方式，如过渡金属离子的掺杂，与其余半导体的耦合等方法以进一步提高其光催化活性，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法将二维ZnIn₂S₄纳米片光催化剂，通过低温溶剂热的方法负载到一维铁酸锌(ZnFe₂O₄)纳米纤维上，从而得到ZnIn₂S₄/ZnFe₂O₄纳米复合材料，该复合材料能够对废气进行光催化降解，以达到对废气的有效处理。

本发明提供了一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a)将铁源、锌源和聚乙烯吡咯烷酮在第一溶剂存在下混合后，进行静电纺丝，再经煅烧，得到ZnFe₂O₄纳米纤维；

b)将锌源、铟源和硫源在第二溶剂存在下混合后，加入步骤a)得到的ZnFe₂O₄纳米纤维，进行溶剂热反应，使得到的ZnIn₂S₄纳米片负载在ZnFe₂O₄纳米纤维上，得到硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂。

优选的，步骤a)中所述铁源为九水合硝酸铁，所述锌源为六水合硝酸锌，所述第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

优选的，步骤a)中所述铁源和锌源的摩尔比为(1～10)：1；所述聚乙烯吡咯烷酮的用量以锌源计，每mmol锌源加入1g～5g聚乙烯吡咯烷酮；所述第一溶剂的用量以锌源计，每mmol锌源加入1ml～20ml第一溶剂。