[发明专利]CdIn2

说明书

本发明涉及一种硫化铟镉/氧化铈异质结光催化剂的制备及其在光催化分解水产氢方面的应用。该催化剂首先通过水热法和煅烧法两步反应合成了氧化铈，再将一定质量百分比的氧化铈加入到水热合成硫化铟镉的反应过程中，制得了硫化铟镉/氧化铈异质结光催化剂。该方法制备的异质结光催化剂拓宽了材料的光响应范围，提高了光吸收强度和太阳能利用率，有效的抑制了光生载流子的复合，且该制备过程成本低，简便可控，绿色环保。将所述催化剂进行光催化分解水产氢研究具有高效的催化活性，在光催化领域具有较高的应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料光催化分解水制氢领域，具体涉及一种硫化铟镉/氧化铈光催化分解水制氢功能的光催化剂；还涉及所述催化剂的制备及在光催化制氢方面的应用。

背景技术

社会工业化给我们带来经济效益的同时，也引发了一系列能源枯竭和环境污染问题，这就需要我们建设一个可持续发展的生态文明系统，将能源布局向新能源倾斜。光催化制氢技术利用太阳能作为驱动力来分解水制氢，将取之不尽用之不竭的太阳能转化为清洁、无污染、易储藏和运输的氢能，被认为是解决能源危机的理想方案。近年来，科学家们一直致力于研究稳定、高效率的光催化剂。

二氧化铈(CeO₂)是稀土元素氧化物中最活跃的一种，它具有丰富的氧缺陷以及较高的储氧释放能力，最重要的是铈的氧化态可以在Ce³⁺和Ce⁴⁺之间转换，这有利于的电子的转移，从而使其成为热门的光催化材料。然而纯相的CeO₂因其带隙比较宽，光吸收能力有限，载流子的复合效率高导致其在在实际应用中的光催化效率并不高。为了解决这些问题，需要设计将其与它材料复合，制备异质结复合材料可加快电荷传输，有效抑制光生电子和空穴对复合，拓宽光响应范围从而提高光催化活性。

硫化铟镉(CdIn₂S₄)属于三元硫化物，是一种n型半导体，因其带隙合适(2.1eV)被广泛应用于光催化降解有机污染物和分解水制氢领域。CdIn₂S₄可以吸收可见光，稳定性好，且它的比表面积较大可以提供更多的活性位点。然而，光生空穴与电子的高复合速率和光腐蚀限制了其在光催化中的发展。目前已经构建了多种策略来提高CdIn₂S₄的光催化性能，如：构建异质结、形貌调控以及掺杂等策略。

为了设计制备新型稳定具有高可见光响应的光催化剂，本发明首先以硝酸铈和氢氧化钠为原料利用水热法和煅烧法制备氧化铈微米花光催化剂，再以硝酸镉、硝酸铟和硫代乙酰胺为原料利用水热法制备硫化铟镉光催化剂，最后在制备硫化铟镉的过程中加入一定量的制备好的氧化铈微米花来获得CdIn₂S₄/CeO₂异质结光催化剂。目前采用此方法制备CdIn₂S₄/CeO₂异质结光催化剂及该催化剂用于光催化分解水产氢的研究还未见报道。该方法制备的所述光催化剂不仅拓宽了光吸收范围，而且有效抑制了光生电子和空穴的复合，在光催化过程中表现出显著提高的光催化分解水产氢活性。对解决能源危机的问题具有很重要的理论指导和实际意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种CdIn₂S₄/CeO₂异质结光催化剂。本发明首先以硝酸铈和氢氧化钠为原料利用水热法和煅烧法制备氧化铈微米花光催化剂，再以硝酸镉、硝酸铟和硫代乙酰胺为原料利用水热法制备硫化铟镉光催化剂，最后在制备硫化铟镉的过程中加入一定量的制备好的氧化铈微米花来获得CdIn₂S₄/CeO₂异质结光催化剂。本发明的目的之二就是提供一种CdIn₂S₄/CeO₂异质结光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：

1.CeO₂的制备