[发明专利]一种核壳Co3

说明书

本发明公开了一种核壳Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@ZnInsubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;光热辅助光催化剂及其制备方法和应用，所述光催化剂由Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;纳米片交错组成的微米球和ZnInsubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;纳米片组成的壳构成；其制备方法分两步，首先通过水热法制备了Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;微球，随后通过低温水浴法原位生长ZnInsubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;纳米片于Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;表面得到核壳Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@ZnInsubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;光热辅助光催化剂；本发明的核壳Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@ZnInsubgt;2/subgt;Ssubgt;4/subgt;光热辅助光催化剂，其Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;核具有优异的光热转换效率，提升了太阳光谱的利用并提高了反应温度，加速了光生载流子的转移加速了光催化反应；该光催化剂在模拟太阳光下具有较高的光催化产氢能力和良好的稳定性，可应用于光解水高效产氢领域。

技术领域

本发明涉及一种Co₃O₄@ZnIn₂S₄光热辅助光催化剂及其制备方法和应用，尤其涉及一种核壳Co₃O₄@ZnIn₂S₄光热辅助催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化分解水制氢技术将太阳能转化为化学能，避免了太阳能利用的不连续和不稳定的问题。然而，半导体光催化剂中的实际应用存在一些局限性，如光吸收有限、低的光转化率和缓慢的载流子转移动力学。

大多数催化剂只能利用紫外光，而大部分可见到近红外光无法被捕获利用。大多数可见到近红外的低频光子可以被窄带隙半导体吸收通过非弛豫辐射的方式将多余的能量以热量的方式放出；热量可以提高反应温度以降低反应活化能、加速电荷转移和活化反应物质，可以改善光催化反应。因此，为最大化利用太阳能，需要开发一种光热辅助光催化体系。

对于单一半导体基的光催化剂而言，满足有效的光捕获和热转换需要具备窄的带隙，然而，由于电子和空穴之间的强库仑引力会引起的载流子的快速重组，单组分光催化剂很难满足同时发生的宽光谱吸收和高的氧化还原能力。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种具有优异光催化性能和光热特性的核壳Co₃O₄@ZnIn₂S₄光热辅助光催化剂；本发明的另一目的在于提供一种所述核壳Co₃O₄@ZnIn₂S₄光热辅助光催化剂的制备方法；本发明的另一目的在于提供一种所述核壳Co₃O₄@ZnIn₂S₄光热辅助光催化剂在分解水产氢中的应用。

技术方案：本发明所述的核壳Co₃O₄@ZnIn₂S₄光热辅助光催化剂，由Co₃O₄纳米片交错组成的微球核和ZnIn₂S₄纳米片组成的壳构成。所述ZnIn₂S₄壳层的平均厚度为30-50纳米，Co₃O₄微球核直径为1.7-1.9微米。本发明所述核壳Co₃O₄@ZnIn₂S₄光热辅助光催化剂的制备方法，包括以下步骤：