[发明专利]钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂的制备方法和应用

说明书

本发明涉及钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂，钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结由硫铟锌的(200)衍射晶面、钽酸铋量子点的(102)衍射晶面构成。制备方法：在硫铟锌微球的溶剂热生长过程中投加钽酸铋量子点，经过二次溶剂热，得到钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂。钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂在光催化处理含铬废水中的应用。钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂在光催化处理含铬废水中制氢的应用。有益效果为：钽酸铋/硫铟锌S型异质结光催化剂光催化性能优越，由于S型异质结的形成，使其具有更强的光吸收能力和更高的载流子分离效率。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体涉及一种钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂的制备方法和应用。

背景技术

工业化和城市化进程中急剧产生的含重金属废水已经超过了天然水体的自净能力；过度排放的含铬污水也对水环境和各种水生动植物的生存造成破坏，从而影响到人类的健康与发展。自然界中铬常以Cr(VI)和Cr(Ⅲ)为主，且Cr(VI)的毒性远大于Cr(Ⅲ)。

目前处理含铬废水的方法主要有：电解还原法、化学沉淀法、离子交换法、生物膜法、光催化法等。光催化处理含铬废水已有先例，主要优势在于Cr(VI)被光生电子直接还原为Cr(Ⅲ)，不需要外界能量，但催化剂常选用Ti或Pt基催化剂，成本高，制备复杂，难以大面积推广，目前只停留在实验室阶段。

氢能作为一种二次能源，主要优点在于能量密度高、燃烧产物只有水，被认为是取代传统化石能源的最佳候选之一。分解水制氢反应与废水中Cr(VI)还原反应拥有同一液相载体，如果在含铬废水处理的同时获取清洁的氢能，将达到一举两得的效果。

因此，综上所述，我们提出一种钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂，可在处理含铬废水的同时产生清洁的氢气。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂的制备方法和应用，以解决上述背景技术中光催化处理含铬废水成本较高及单一硫铟锌微球和钽酸铋量子点催化剂效率低下的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂，钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结由硫铟锌的(200)衍射晶面、钽酸铋量子点的(102)衍射晶面构成。

本发明的有益效果是：钽酸铋/硫铟锌S型异质结光催化剂光催化性能优越，由于S型异质结的形成，使其具有更强的光吸收能力和更高的载流子分离效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂中钽酸铋量子点均匀地附着在硫铟锌微球表面，形成接触紧密的0D/3D异质结结构。

基于上述技术方案，本发明还提供一种钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂的制备方法，在硫铟锌微球的溶剂热生长过程中投加钽酸铋量子点，经过二次溶剂热，得到钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂。

采用上述进一步的有益效果为：通过简单溶剂热法即可制备出钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂，合成工艺简单、成本低、效率高。

进一步，钽酸铋量子点修饰的硫铟锌微球S型异质结光催化剂中钽酸铋量子点的质量分数为10％～40％。

采用上述进一步的有益效果为：通过改变Cd_0.5Zn_0.5S和Nb₂O₅的配比，即可得到不同质量比的光催化剂。

进一步，硫铟锌微球的具体制备步骤如下：