本发明专利技术提供了一种CdS/Znln2S4异质结光催化剂的制备方法，该催化剂在可见光催化还原型辅酶Ⅰ(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，NADH)再生中可以得到很好的应用。本发明专利技术通过溶剂热法，以二水合醋酸锌、氯化铟与硫代乙酰胺为原料制备了具有花状形貌的Znln2S4(ZIS)。然后进一步通过油浴负载CdS纳米颗粒得到了CdS/Znln2S4异质结光催化剂(CdS/ZIS)。本发明专利技术通过CdS/Znln2S4异质结的构建，既可有效抑制CdS的光生空穴氧化NADH，又可提高Znln2S4的光催化效率。该制备方法周期短，简单高效，并通过将其应用于光催化NADH再生，发现其表现出优异的催化活性。发现其表现出优异的催化活性。发现其表现出优异的催化活性。
【技术实现步骤摘要】
一种CdS/Znln2S4异质结光催化剂的制备方法及其应用
[0001]本专利技术涉及一种可用于光催化NADH再生的异质结催化剂，属于光催化领域。
技术介绍
[0002]随着酶促反应在工业生产中得到越来越广泛地应用，辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)作为反应中不可或缺的一环，愈发被人们所重视。考虑到商品化NADH价格极其昂贵(约3000美元/mol)，若作为消耗品投加则反应的成本将疾速增长，需要寻求高效而稳定的途径进行NADH的原位再生。然而，传统的NADH再生方法效率较低，受到自然界中光合作用的启发，光催化NADH再生具有极高的研究价值。
[0003]CdS作为一种重要的可见光光催化剂，由于它独特的电学、光学、磁学及其发光性能，在光催化反应中得到广泛的研究。然而，CdS的光生电子和空穴快速复合以及严重的光腐蚀仍然是限制其广泛应用的主要壁垒。而在光催化NADH再生体系中，NADH很容易被光生空穴氧化成无酶活性的形式。因此，光催化NADH再生的性能不仅要求固有半导体具有良好的理化性能(例如合适的带隙宽度和良好的光吸收能力)，而且还需要合理的结构设计来加速传质过程，提高光电性能。此外，抑制光生空穴对NADH的氧化在光催化再生反应体系中也具有重要的研究意义。
[0004]专利技术CN108479810A公开了一种WS2/ZnIn2S4复合可见光催化剂，由于形成了半导体异质结构，能够有效地促进光生电荷的分离并降低光生电子
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空穴对的复合，从而能够大大地提高光催化产氢性能。
[0005]专利技术CN110124690公开了一种1DSb2S3纳米棒/3DZnIn2S4，1DSb2S3纳米棒与3DZnIn2S4纳米结构复合，充分利用原位生长的特点使两者间形成的紧密接触，实现光生电子的有效传输和分离，提高了复合材料中的电子传输能力，拓宽了单体光催化剂的吸光范围，从而提高了整体光催化活性。
[0006]专利技术CN113231081公开了一种花状CDs
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ZnIn2S4复合光催化剂，在CDs
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ZnIn2S4复合光催化体系引入过硫酸盐(PS)，充分利用CDs优异的电子转移特性，以提高反应体系内活性氧化成份的组成与产率，进一步提高CDs
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ZIS复合光催化剂的催化性能。
[0007]专利技术CN105289745公开了CdS/MFAC复合光催化剂不仅具有高光催化活性，高回收利用率，而且还能够在多种污染物中智能定向识别及选择性降解甲磺酸达诺沙星。
技术实现思路
[0008]本专利技术提供了一种CdS/Znln2S4异质结光催化剂的制备方法，该催化剂在可见光催化还原型辅酶Ⅰ(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，NADH)再生中可以得到很好的应用。本专利技术通过溶剂热法，以二水合醋酸锌、氯化铟与硫代乙酰胺为原料制备了具有花状形貌的Znln2S4(ZIS)。然后进一步通过油浴负载CdS纳米颗粒得到了CdS/Znln2S4异质结光催化剂(CdS/ZIS)。本专利技术通过CdS/Znln2S4异质结的构建，既可有效抑制CdS的光生空穴氧化NADH，又可提高Znln2S4的光催化效率。该制备方法周期短，简单高效，并通过将其应用于光催化NADH再
生，发现其表现出优异的催化活性。
[0009]具体方案包括：
[0010]一种CdS/Znln2S4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011](1)将二水合醋酸锌、四合水氯化铟和硫代乙酰胺按摩尔比1:2:4溶解于水中，160℃水热反应完全，所得产物冷却到室温，洗涤，收集沉淀，烘干，即得到Znln2S4前驱体；
[0012](2)将一定量的镉源超声分散于乙醇中，加入Znln2S4前驱体，置于油浴中充分混合后逐滴加入硫源，反应完全，所得产物自然冷却到室温，经洗涤和干燥，即得CdS/Znln2S4异质结光催化剂。
[0013]进一步的，CdS/Znln2S4异质结光催化剂中CdS与Znln2S4的质量比为1
‑
4:10，进一步优选2
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4:10。
[0014]进一步的，步骤(2)中镉源和硫源分别为二水合醋酸镉和硫代乙酰胺。
[0015]进一步的，(1)称取二水合醋酸锌、氯化铟与硫代乙酰胺按摩尔比1:2:4加入去离子水中，完全溶解，将其在160℃下反应12h，所得产物自然冷却到室温，分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，即得到Znln2S4前驱体；
[0016](2)将二水合醋酸镉加入无水乙醇中，完全溶解，在搅拌下加入Znln2S4前驱体，在70℃下油浴保持10min后，逐滴加入硫代乙酰胺的乙醇溶液，并在70℃下反应2h，所得产物自然冷却到室温，用乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，即得到CdS/Znln2S4异质结光催化剂。
[0017]一种CdS/Znln2S4异质结光催化剂，所述催化剂由所述的方法制备得到，其中CdS与Znln2S4的质量比为1
‑
4:10，进一步的，CdS与Znln2S4的质量比为2
‑
4:10。
[0018]一种所述的CdS/Znln2S4异质结光催化剂在可见光下光催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸再生中的应用。
[0019]进一步的，取20mg复合光催化剂、20.5mgβ
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NAD
+
，量取17.5mL100mMpH＝6.8的磷酸盐缓冲液、2.0mL三乙醇胺(TEOA)，0.375mL20mM的[Cp*Rh(bpy)H2O]2+
溶液，将混合溶液加入石英光催化管中，在黑暗条件下将反应体系磁力搅拌10min，随后，开启安装有420nm滤光片的300W氙灯模拟可见光进行光催化NADH再生反应。
[0020]本专利技术的有益技术效果
[0021]1.本专利技术的制备方法中，160℃水热下制备的硫化铟锌花状形貌具有很大的比表面积，在光催化反应中有更多的活性位点。
[0022]2.通过简单的溶剂热和油浴将CdS和Znln2S4的复合，得到的CdS/Znln2S4异质结光催化剂具有优异的光催化NADH再生性能，制备周期短，简单高效。
[0023]3.CdS和Znln2S4的复合使得催化剂材料的电荷转移阻力减小，有效提高了电荷载流子的迁移效率。
[0024]4.CdS的负载使得催化剂材料的光生电子
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空穴对分离效率得到极大提升，并能显著提高催化剂的光电流响应。
[0025]5.本专利技术所述方法制备得到的CdS/Znln2S4异质结光催化剂，均可有效提高Znln2S4对NADH的再生活性。
[0026]6.本专利技术所述方法制备得到的CdS/Znln2S4异质结光催化剂，可抑制CdS的光生空穴氧化NADH，并进一步提高了CdS对NADH的再生活性。
附图说明
[0027]图1为30％
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CdS/ZIS的TEM与HRTEM图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种CdS/Znln2S4异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将二水合醋酸锌、四合水氯化铟和硫代乙酰胺按摩尔比1:2:4溶解于水中，160℃水热反应完全，所得产物冷却到室温，洗涤，收集沉淀，烘干，即得到Znln2S4前驱体；(2)将一定量的镉源超声分散于乙醇中，加入Znln2S4前驱体，置于油浴中充分混合后逐滴加入硫源，反应完全，所得产物自然冷却到室温，经洗涤和干燥，即得CdS/Znln2S4异质结光催化剂，其中CdS/Znln2S4异质结光催化剂中CdS与Znln2S4的质量比为1
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4:10。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，CdS/Znln2S4异质结光催化剂中CdS与Znln2S4的质量比为2
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4:10。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中镉源和硫源分别为二水合醋酸镉和硫代乙酰胺。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：(1)称取二水合醋酸锌、氯化铟与硫代乙酰胺按摩尔比1:2:4加入去离子水中，完全溶解，将其在160℃下反应12h，所得产物自然冷却到室温，分别用去离子水、乙醇洗涤多次，离心收集沉淀，真空烘干，即得到Znln2S4前驱体；(2)将二水合醋酸镉加入无水乙醇中，完全溶解...
【专利技术属性】
技术研发人员：周亮，雷菊英，周婕，周苏茵，张琦，韩思桐，孟骏哲，侯城亿，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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