[发明专利]一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用

说明书

本申请公开了一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用，属于光催化剂技术领域。本申请铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂是由铬离子和/或铬化合物掺杂于硫化镉/氧化锌复合物上构成。其制备方法包括：制备硫化镉/氧化锌复合物，并将硫化镉/氧化锌复合物分散于硝酸铬的水溶液中，得到反应液；将反应液调节至pH＝8‑10后进行搅拌反应；在反应后将反应液进行过滤，并对滤出的固形物III依次进行洗涤、干燥和煅烧，即得铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂。本申请铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂对紫外光和可见光都有响应，特别是在可见光下，该铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂能够表现出最佳的光催化氧化苯制备苯酚的性能。

技术领域

本申请属于光催化剂技术领域，尤其涉及一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

利用光催化技术直接氧化苯制备苯酚是当前苯酚制备的研究热点，具有合成路线短、反应条件温和、原子经济性高以及制备过程清洁、绿色的优点。但是，利用光催化技术氧化苯制备苯酚时，通常会因为光催化剂的吸收与选择性能、催化活性及催化稳定性等限制，导致苯酚的选择性和产率降低。因此，开发能够提高苯酚选择性和产率的光催化剂极为关键。

目前，光催化剂主要为氧化锌半导体光催化剂和硫化镉/氧化锌复合光催化剂。其中，氧化锌半导体光催化剂具有光稳定性好、廉价、无毒等优点，是当前应用最广泛的光催化剂，但由于氧化锌半导体光催化剂的禁带宽度较大，并且光吸收波长范围主要分布在太阳光的紫外区等原因，从而限制其对可见光的利用；同时，氧化锌半导体光催化剂的光生载流子的复合率较高，导致量子效率降低，影响催化活性。

硫化镉/氧化锌复合光催化剂可以将光的吸收范围扩展到可见光区域，使得禁带宽度变窄，同时光生电子-空穴对得到有效分离，有利于提高催化活性。但是，硫化镉/氧化锌复合光催化剂仍然存在光谱响应范围较窄、光生电子-空穴的分离效率较低的问题，从而导致利用光催化技术氧化苯制备苯酚的选择性和产率不理想，不利于光催化技术氧化苯制备苯酚的应用发展。

发明内容

本申请的目的在于提供一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂及其制备方法与应用，旨在解决现有光催化剂用于光催化氧化苯制备苯酚的选择性和产率不理想的技术问题。

为了实现上述目的，本申请实施例的技术方案是：

第一方面，本申请实施例提供了一种铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

制备硫化镉/氧化锌复合物；

将所述硫化镉/氧化锌复合物分散于硝酸铬的水溶液中得到反应液，将所述反应液调节至pH＝8-10后，搅拌反应；

反应后将反应液过滤，并对滤出的固形物III依次进行洗涤、干燥和煅烧，即得铬掺杂硫化镉/氧化锌光催化剂。

结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，采用碳酸氢铵和/或碳酸铵的水溶液调节所述反应液的pH＝8-10。

结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述搅拌反应的温度为60-80℃，时间为1-2h。

结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述干燥的温度为100-120℃，时间为6-8h。

结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述煅烧的温度为300-500℃，时间为2h。

结合第一方面，在本申请实施例优选的实现方式中，所述制备硫化镉/氧化锌复合物包括：

提供分散有锌盐原料的有机碱溶剂I；

将所述分散有锌盐原料的有机碱溶剂I置于密闭容器中，并在160-220℃的温度下反应；

反应后分离出固形物I，并对所述固形物I进行洗涤、干燥，得到氧化锌；