【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化剂领域，具体涉及一种压电光催化复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、新型催化技术的开发迫在眉睫。压电催化是一种基于催化剂的压电势和压电特性的新兴催化技术，在能源转化、有机合成和环境修复等领域的应用引起了前所未有的研究热情。其主要利用材料的压电性能来收集振动、摩擦、自然风和潮汐等机械能，再与催化反应过程直接结合，产生机械能与化学能的转化。
2、在以往的报道中，znsno3、zno 和 batio3等压电材料已显示出明显的压电驱动催化污染物分解活性。然而，如何提高压电催化活性是一项紧迫的任务。因此，可以尝试将压电催化与其他技术相结合，激发其协同效应。在光催化技术发展过程中，人们成功地提出并实施了压电-光催化耦合、贵金属掺杂、合成杂化材料等多种方法来减缓载流子复合速度，提高催化活性。
3、在催化反应中，将压电势和光学特性耦合，产生的长程有序的驱动力可以在表面和体相中调控光生载流子（电子-空穴对）的分离和传输，从而增强其性能。另一方面，压电势可导致半导体内部电荷的积累/耗尽，以及电势两端对外部极性分子或离子的吸附，从而导致能带重排。压电势对光催化的主要贡献在于抑制电子-空穴对的结合和延长载流子寿命。压电催化的外部机械应力主要通过超声处理、球磨搅拌、机械搅拌或暴露于自然运动（如风、潮汐和水流）来实现。
4、znsno3是钙钛矿家族的一员，由锌（zn）、锡（sn）和氧（o）离子组成。znsno3的钙钛矿结构具有独特的性质，包括高稳定性、可调谐带隙和优异的光催化活性，其带隙约为3.
5、snin4s8是一种具有立方尖晶石结构的n型半导体硫化物。近年来，snin4s8因其合适的带隙、高稳定性和较强的可见光吸收能力而受到了广泛的关注。作为一种典型的三元硫化物半导体，因其比表面积大、稳定性高、成本低和对可见光的吸收能力强而被认为是一种理想的光催化剂，因而受到研究人员的广泛关注。此外，snin4s8 较窄的带隙（约为2.2ev）和负的导带电位使其在异质结的构建中得到广泛应用。因此，基于压电电子学和压电光电子学原理，复合压电光催化剂的构建可以通过压电势在材料表面形成极化电荷来调整接触位置附近的有效肖特基势垒。对于同时具有压电性和光活性的复合压电光催化剂，由于电荷屏蔽效应，一旦受到光激发就会产生大量电子空穴对，从而极大提高催化活性。
6、因此，开发一种具有压电效应、界面电荷分离效率更高、制备方法简单、稳定性更好、可重复利用、可实现压电光催化降解有机污染物的异质结催化材料将是本领域技术的重点研究目标。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种压电光催化复合材料的制备方法，以制备一种具有压电效应、界面电荷分离效率更高、制备方法简单、稳定性更好、可重复利用、可实现压电光催化降解有机污染物的异质结催化材料。
2、本专利技术的另一目的是提供一种压电光催化复合材料。
3、本专利技术的第三目的是提供一种压电光催化复合材料的应用。
4、本专利技术的技术方案是：
5、（一）
6、一种压电光催化复合材料的制备方法，包括以下步骤：
7、a、利用沉淀法制备znsno3纳米立方体：首先，将sncl4·5h2o加入去离子水中搅拌，并加入适量酸或碱调节溶液ph值至10.0-12.0；然后，向上述溶液中加入适量zn(ch3coo)2·2h2o，磁力搅拌后离心，去离子水洗涤，干燥；最后，将干燥的固体研磨成粉末，置于炉中进行煅烧得到znsno3纳米立方；
8、b、将znsno3纳米立方、sncl4·5h2o和incl3·4h2o通过磁力搅拌分散在乙醇中，然后加入适量硫代乙酰胺（taa），持续搅拌后形成均相溶液；随后，将均相溶液转移到聚四氟乙烯内衬水热反应釜中进行水热反应，待反应物冷却后过滤，去离子水和乙醇洗涤、干燥、研磨，得到压电光催化复合材料znsno3/snin4s8。
9、作为本专利技术的进一步改进，在步骤a中，sncl4·5h2o和zn(ch3coo)2·2h2o的质量比为1-2:1。
10、作为本专利技术的进一步改进，在步骤a中，干燥温度为60-80℃，干燥时间为12-24h。
11、作为本专利技术的进一步改进，在步骤a中，在箱式炉中进行煅烧，以5-10℃/min的升温速率升温至500-600℃，保持煅烧2-4小时。
12、作为本专利技术的进一步改进，在步骤b中，znsno3纳米立方、sncl4·5h2o和incl3·4h2o的质量比为0.5-1:0.3:1。
13、作为本专利技术的进一步改进，在步骤b中，硫代乙酰胺（taa）与incl3·4h2o的质量比为0.6-0.7:1。
14、作为本专利技术的进一步改进，在步骤b中，水热反应的温度为150-170℃，水热反应的时间为10-14 h。
15、作为本专利技术的进一步改进，在步骤b中，干燥温度为60-80℃，干燥时间为12-24h。
16、（二）
17、一种压电光催化复合材料，由上述压电光催化复合材料的制备方法制得。
18、其中znsno3具有不对称晶体结构，可以诱导催化剂产生压电性能，其与snin4s8的紧密接触可以构建type-ⅱ型异质结，进一步促进光生载流子的有效分离。
19、（三）
20、一种压电光催化复合材料在压电光催化降解废水中有机污染物的应用。
21、废水中有机污染物包括但不限于阿特拉津、双酚a、卡马西平、四环素、罗丹明b。作为优选，本专利技术复合材料znsno3/snin4s8在压电光催化条件下，对阿特拉津具有格外优异的降解效果。一方面，由于znsno3可见光吸收不足，因此无法被可见光激发，因此复合材料znsno3/snin4s8仅有snin4s8可以生成光生电子和光生空穴，匹配的能级位置使得snin4s8导带的光生电子跨异质结界面转移到znsno3价带，这种type-ⅱ型电荷传输机制极大促进了载流子分离，避免了snin4s8材料表面光生电子空穴对的原位重组。另一方面，在超声振动的机械应力作用下，压电催化材料znsno3产生单向极化电场，导致其与光催化材料snin4s8的接触界面形成极化电荷层，并诱发压电催化材料znsno3表面能带弯曲，进而进一步诱导电子从snin4s8迁移至znsno3，电子跨界面转移将有效抑制电子空穴对复合从而显著提高电荷分离效率。总之，压电材料znsno3作为一个电子受体，在机械应力作用下发生的能带弯曲使其更容易接受来自snin4s8的光生电子，相较于传统type-ⅱ型异质结中费米能级引起的能带弯曲程度小，产生的内建电场弱等问题，本专利技术znsno3/s本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤A中，SnCl4·5H2O和Zn(CH3COO)2·2H2O的质量比为1-2:1。
3.根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤A中，干燥温度为60-80℃，干燥时间为12-24h。
4.根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤A中，在箱式炉中进行煅烧，以5-10℃/min的升温速率升温至500-600℃，保持煅烧2-4小时。
5.根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤B中，ZnSnO3纳米立方、SnCl4·5H2O和InCl3·4H2O的质量比为0.5-1:0.3:1。
6.根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤B中，硫代乙酰胺与InCl3·4H2O的质量比为0.6-0.7:1。
7. 根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，
8. 根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤B中，干燥温度为60-80 ℃，干燥时间为12-24h。
9.一种压电光催化复合材料，其特征在于：由权利要求1-8中任一项所述压电光催化复合材料的制备方法制得。
10.一种权利要求9所述的压电光催化复合材料在压电光催化降解废水中有机污染物的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤a中，sncl4·5h2o和zn(ch3coo)2·2h2o的质量比为1-2:1。
3.根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤a中，干燥温度为60-80℃，干燥时间为12-24h。
4.根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤a中，在箱式炉中进行煅烧，以5-10℃/min的升温速率升温至500-600℃，保持煅烧2-4小时。
5.根据权利要求1所述的一种压电光催化复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤b中，znsno3纳米立方、sncl4·5h2o和incl3·4h...
【专利技术属性】
技术研发人员：段旭，薛丹，艾伟，申陈俊，雷楷，何晨晨，祁学玲，宋海东，李有凡，
申请(专利权)人：中国市政工程西北设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。