复合光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合光催化剂，包括：ITO导电玻璃基底；复合在所述基底上的铜酞菁/硫化锑薄膜。本发明专利技术还提供了一种复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：在ITO导电玻璃基底上涂覆混合溶液，干燥成膜后进行热处理，得到复合光催化剂；所述混合溶液由铜酞菁和硫化锑溶解于硫化铵溶液中形成。本发明专利技术制备的复合光催化剂化学性质稳定，复合的两组分带隙相近，对可见光均有较高的吸收，协同作用下的光催化活性高。实验结果表明，本发明专利技术提供的复合光催化剂具有良好的模拟太阳光催化降解亚甲基蓝溶液的效果，3.5h内亚甲基蓝降解率约为90％。另外，本发明专利技术提供的复合光催化剂制备方法简单。

Composite photocatalyst and preparation method thereof

The invention provides a composite photocatalyst, including: ITO conductive glass substrate; copper phthalocyanine / composite on the base of antimony sulfide. The invention also provides a composite photocatalyst preparation method comprises the following steps: coating the mixed solution on ITO conductive glass substrate, dry film after heat treatment, the composite photocatalyst; the mixed solution composed of copper phthalocyanine and antimony sulfide dissolved in ammonium sulfide solution form. The composite photocatalyst prepared by the invention has the advantages of stable chemical property, complex two component band gap, high absorption to visible light and high photocatalytic activity under the synergistic action. The experimental results show that the composite photocatalyst provided by the invention has good simulation of solar photocatalytic degradation of methylene blue solution, 3.5H methylene blue degradation rate is about 90%. In addition, the preparation method of the composite photocatalyst provided by the invention is simple.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光催化
，尤其涉及一种复合光催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着化学工业的发展，各种染料在多种行业中被广泛应用。在染料的生产和使用过程中，会有相当量的染料随废水排放而导致水体污染，因此，光催化净化处理技术有望成为有效解决这些污染问题的途径之一。在已知的可见光催化剂中，硫化物由于其合适的带隙而广受关注。硫化锑(Sb2S3)是一种V-VI族直接带隙的半导体材料，其能带间隙约为1.5～2.2eV，具有层状结构和高度各向异性，赋予其良好的光电和热电特性，对可见光有很大程度的吸收，是一种有前景的可见光光催化剂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供复合光催化剂及其制备方法，本专利技术提供的复合光催化剂能够高效吸附有机染料并在可见光下将其催化分解。本专利技术提供了一种复合光催化剂，包括：ITO导电玻璃基底；复合在所述基底上的铜酞菁/硫化锑薄膜。硫化锑(Sb2S3)是一种V-VI族直接带隙的半导体材料，其能带间隙约为1.5～2.2eV，具有层状结构和高度各向异性，赋予其良好的光电和热电特性，对可见光有很大程度的吸收；酞菁是一类由8个N原子、8个C原子组成的具有18π电子的芳香共轭体系的大环共轭配合物，具有颜色鲜艳、生产成本较低、着色性优异、良好的光、热及化学稳定性，并且在可见光区有较好的吸收以及分子结构的可调节性。专利技术人研究发现，在可见光照射下，酞菁与硫化锑协同作用的复合光催化剂有望能够高效地催化降解有机染料。另外，由于光催化反应实际上是界面化学反应，光催化剂的比表面积越大，吸附性能越强，对光催化反应就越有利。因此，专利技术人利用酞菁和硫化锑制备具有较大比表面积的酞菁/硫化锑复合光催化剂，利用其良好的吸附能力和可见光吸收能力，能够得到较高光催化活性的催化剂。本专利技术提供的复合光催化剂以ITO导电玻璃为基底，其上复合有铜酞菁/硫化锑薄膜，即由铜酞菁和硫化锑形成的薄膜。在本专利技术的一个实施例中，所述铜酞菁和硫化锑的摩尔比为1:1。在本专利技术的另一个实施例中，所述薄膜为多孔结构。本专利技术提供的复合光催化剂化学性质稳定、比表面积大、吸附性好、带隙窄、光催化性能良好。本专利技术还提供了一种复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：在ITO导电玻璃基底上涂覆混合溶液，干燥成膜后进行热处理，得到复合光催化剂；所述混合溶液由铜酞菁和硫化锑溶解于硫化铵溶液中形成。本专利技术首先将铜酞菁和硫化锑溶解于硫化铵溶液中，具体过程如下：在常温条件下，将原料铜酞菁(CuPc)与硫化锑(Sb2S3)置于硫化铵[(NH4)2S]溶液中，搅拌直至溶解，得到深绿色的混合溶液。其中，所述铜酞菁和硫化锑的摩尔比为1:1。铜酞菁和硫化铵的质量分别为66.4mg和22.0mg，硫化铵溶液固含量为40-48wt％。所述铜酞菁如式(I)所示：铜酞菁和硫化锑均可溶于硫化铵溶液中，形成稳定的混合溶液，从而利于后续用溶液加工的方法制成薄膜，且在光催化降解有机染料的过程中，薄膜的重复利用性较高。将所述混合溶液涂覆于ITO导电玻璃上，干燥成膜，具体过程为：用移液管移取上述混合溶液，并滴涂于镀有氧化铟锡的玻璃(即ITO导电玻璃)上，25℃常温下使其自然干燥形成薄膜。在上述过程中，所述混合溶液的体积和ITO导电玻璃的面积比为1mL：1cm2。然后对得到的产品进行热处理，热处理过程中，一方面硫化锑由非晶态转化为晶态，另一方面硫化铵分解析出气体，使薄膜形成多孔结构，增大其比表面积，从而增强其吸附能力，有利于有机染料的吸附降解。在本专利技术中，所述热处理的温度为200℃～400℃，时间为3h～8h。在一个实施例中，所述热处理的温度为350℃，时间为5h。所述热处理优选在氮气保护的条件下进行，优选在管式炉中进行，热处理完毕后降至室温，即可得到具有光催化活性的复合光催化剂。本专利技术制备的复合光催化剂可用于吸附有机染料，并在可见光下将其催化分解。同时，本专利技术制备的复合光催化剂化学性质稳定，复合的两组分带隙相近，对可见光均有较高的吸收，协同作用下的光催化活性高。实验结果表明，本专利技术提供的复合光催化剂具有良好的模拟太阳光催化降解亚甲基蓝溶液的效果，3.5h内亚甲基蓝降解率约为90％。另外，本专利技术提供的复合光催化剂制备方法简单，产品在光催化净化处理技术等领域有着广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)复合薄膜的X射线薄膜衍射(XRD)图谱；图2是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)薄膜在放大1000倍下的扫描电镜(SEM)图；图3是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)薄膜在放大1000倍下的扫描电镜(SEM)图；图4是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)薄膜的复合光催化剂在模拟太阳光照射下降解亚甲基蓝溶液过程中，亚甲基蓝溶液在降解不同时间下的紫外可见光吸收(UV-vis)光谱图；图5是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)薄膜的复合光催化剂降解亚甲基蓝溶液过程中(C/C0)图谱。具体实施方式实施例1分别称取摩尔比为1:1的铜酞菁(CuPc)66.4mg和硫化锑(Sb2S3)22.0mg溶解于4mL，40-48wt％的硫化铵[(NH4)2S]溶液中，室温下搅拌直至形成深绿色混合溶液A；然后用2毫升的移液管移取上述混合溶液A，并滴涂于2平方厘米的镀有氧化铟锡的玻璃基片(ITO导电玻璃)上，25℃常温下蒸发溶剂，干燥后得到复合薄膜B；然后在氮气保护条件下，将复合薄膜B放入管式炉中，300℃热处理约5小时，随炉冷却后得到铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)复合薄膜，即复合光催化剂。参见图1，图1是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)复合薄膜的X射线薄膜衍射(XRD)图谱，从图1中可以看出，薄膜为铜酞菁(CuPc)与硫化锑(Sb2S3)的复合产物。参见图2和图3，图2是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)薄膜在放大1000倍下的扫描电镜(SEM)图，图3是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)薄膜在放大1000倍下的扫描电镜(SEM)图，从图2和图3中可以看出，复合薄膜具有多孔结构，比表面积大。参见图4，图4是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)薄膜的复合光催化剂(1毫克)在模拟太阳光照射下降解30毫升亚甲基蓝溶液(10-6M)过程中，亚甲基蓝溶液在降解不同时间下的紫外可见光吸收(UV-vis)光谱图，从图4中可以看出，亚甲基蓝溶液在665纳米处有最强的吸收峰，并且随着光照时间的延长，亚甲基蓝溶液的浓度逐渐下降。参见图5，图5是本专利技术实施例制备的铜酞菁(CuPc)/硫化锑(Sb2S3)薄膜的复合光催化剂降解亚甲基蓝溶液过程中(C/C0)图谱。从图5中可以看出，复合光催化剂具有良好的模拟太阳光催化降解亚甲基蓝溶液的效果，3.5h内亚甲基蓝降解率约为90％。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合光催化剂，其特征在于，包括：ITO导电玻璃基底；复合在所述基底上的铜酞菁/硫化锑薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种复合光催化剂，其特征在于，包括：ITO导电玻璃基底；复合在所述基底上的铜酞菁/硫化锑薄膜。2.根据权利要求1所述的复合光催化剂，其特征在于，所述铜酞菁和硫化锑的摩尔比为1:1。3.根据权利要求1所述的复合光催化剂，其特征在于，所述薄膜为多孔结构。4.一种复合光催化剂的制备方法，包括以下步骤：在ITO导电玻璃基底上涂覆混合溶液，干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁波，郭慧云，侯文龙，张海全，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13