一种银耳状Al,N-In2S3/CdS/GO光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种银耳状Al,N

【技术实现步骤摘要】
一种银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于催化领域，用于氢气新能源和环境净化的光催化剂，涉及一种Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂及其制备方法，具体地说，是涉及一种由Al,N共掺杂In2S3/CdS/GO多孔纳米片组装而成的银耳状多级结构光催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]开发半导体可见光光催化剂已被认为是解决环境污染和能源短缺问题的最有前途和有效的策略。近年来，金属硫化物半导体光催化剂(例如CdS、In2S3、SnS2、Cu2S)，由于良好的可见光响应而受到广泛关注。然而，这些硫化物光催化剂面临着光生电子
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空穴对的快速复合而导致光催化效率低，以及光生空穴氧化金属
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S键而导致的光腐蚀等问题而限制了其应用。
[0003]在众多金属硫化物半导体材料中，硫化镉(CdS)由于其良好的可见光响应而备受关注。然而，由于严重的光生载流子重组以及在水溶液中用作光催化剂时易于光腐蚀等问题，大大阻碍了其实际应用。为提光催化活性，各种策略包括形貌调控、元素掺杂、缺陷工程、和异质结构筑已被开发。
[0004]近年来，硫化铟(In2S3)作为带隙为2.0
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2.3eV的n型半导体，由于其良好的稳定性、毒性低等优点而备受关注。然而，目前制备的In2S3/CdS异质结光催化剂，要么有少的吸附活性位点，要么光腐蚀严重，要么难以构建II
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型异质结，导致载流子分离效率低，其还原氧化能力低。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术中制备的In2S3/CdS异质结光催化剂，光腐蚀严重，吸附活性位点少，光生载流子分离效率低，其还原氧化能力低等缺点，提出了一种构建Al,N共掺杂In2S3/CdS/GO异质结光催化剂的制备方法。本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂及其制备方法，其特征在于，所述Al,N
‑
In2S3/CdS/GO光催化剂是由Al,N共掺杂In2S3/CdS异质结与Al,N共掺杂氧化石墨烯(GO)复合而成；所述Al,N共掺杂In2S3/CdS异质结中光生载流子的迁移遵循II
‑
型异质结机制；所述银耳状Al,N
‑
In2S3/CdS/GO光催化剂是由弯曲的多孔纳米片组装而成的银耳状多级结构微球，通过液态前驱体热解、硫化、复合同步反应得到，其制备方法具体包括下述步骤：
[0007](1)称量0.5
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10.0g二点五水合氯化镉、0.5
‑
10.0g氯化铟和1
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20ml乙二醇置于带盖的小瓶中，在50
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90℃油浴锅中搅拌至形成透明液体；
[0008](2)称量0.5
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10.0g硫代乙酰胺，加入步骤(1)所得透明液体中，搅拌15
‑
60min得到均匀的黄色胶体；
[0009](3)将步骤(2)得到的黄色胶体转移到瓷舟内，包覆铝箔后置于管式炉中，在N2气氛下以1
‑
10℃/min的速率加热至400
‑
700℃，保温1
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6h，随后将管式炉自然冷却至室温，再将样品用去离子水和乙醇分别离心洗涤三遍，烘干，得到银耳状Al,N
‑
In2S3/CdS/GO光催化
剂。
[0010]本专利技术的优点在于：所述制备方法工艺简便，前驱体热解、硫化、复合一步完成，所得催化剂具有弯曲的多孔纳米片组装而成的银耳状多级结构，有利于目标物吸附；氧化石墨烯包覆在Al,N
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In2S3/CdS纳米片的表面，有利于避免光腐蚀；Al,N共掺，有利于增强可见光响应范围；Al,N
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In2S3/CdS/GO异质结光催化剂为II
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型异质结机制，有利于光生电子和空穴分离；应用在光催化析氢、室内净化、光催化甲醛降解、H2S气体去除、有机染料废水降解、抑制墙壁细菌和霉菌的产生等方面，具有良好的光催化性能和循环稳定性。
附图说明
[0011]图1为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂的XRD谱图。
[0012]图2为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂不同倍数的SEM照片。
[0013]图3为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂的TEM照片。
[0014]图4为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂的HRTEM照片。
[0015]图5为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂的STEM
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Mapping照片。
[0016]图6为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂、对照例一和对照例二样品的紫外
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可见漫反射光谱图。
[0017]图7为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂、对照例一和对照例二样品光催化剂分解水产氢量与时间的关系图。
[0018]图7为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂、对照例一和对照例二样品光催化剂分解水产氢量与时间的关系图。
[0019]图8为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂分解水产氢循环稳定性关系图。
[0020]图9为实施例一所述方法制备的银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂、对照例一和对照例二样品光催化剂光催化降解甲醛与时间的关系图。
具体实施方式
[0021]下面对本专利技术通过实施例作进一步详细说明：
[0022]实施例一：
[0023](1)称量0.86g二点五水合氯化镉、0.70氯化铟和1.42ml乙二醇置于带盖的小瓶中，在75℃油浴锅中搅拌至形成透明液相；
[0024](2)称量0.85g硫代乙酰胺，加入步骤(1)所得透明液体中，搅拌30min后得到均匀的黄色胶体；
[0025](3)将步骤(2)得到的均匀的黄色胶体转移到瓷舟中并包上铝箔置于管式炉的中心，在N2气氛下以5℃/min的速率加热至650℃，保温4h，随后，将管式炉自然冷却降至室温，再将样品用去离子水和乙醇分别清洗并离心三遍，烘干，得到银耳状Al,N
‑
In2S3/CdS/GO光催化剂。
[0026]实施例二：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银耳状Al,N
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In2S3/CdS/GO光催化剂及其制备方法，其特征在于，所述Al,N
‑
In2S3/CdS/GO光催化剂是由Al,N共掺杂In2S3/CdS异质结与Al,N共掺杂氧化石墨烯(GO)复合而成；所述Al,N共掺杂In2S3/CdS异质结中光生载流子的迁移遵循II
‑
型异质结机制；所述银耳状Al,N
‑
In2S3/CdS/GO光催化剂是由弯曲的多孔纳米片组装而成的银耳状多级结构微球，通过液态前驱体热解、硫化、复合同步反应得到，其制备方法具体包括下述步骤：(1)称量0.5
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10.0g二点五水合氯化镉、0.5
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10.0g氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德宝，吴笑群，荆博洋，孙淑春，宋彩霞，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：