所得浆液在60°C下过夜干燥，用研钵研细，经500°C焙烧得到[In3+] / [M3+]=
0.3/0.7、[Zn2+]/([In3+]+ [M3.]) = 3/1 的 Zn3Ina3Fea7-三元复合氧化物材料。
[0022]以可见光下降解亚甲基蓝的反应作为探针反应，对所制备的三元复合金属氧化物进行光催化性能评价。光源采用500W的氙灯并附加滤光片(λ>420ηπι)。配置10mL亚甲基蓝(50?10ppm)的水溶液中置于定制反应器中，加入一定量的催化剂并超声分散，在无光条件下室温搅拌60min。然后连接好装置，使氙灯光源与溶液液面距离10cm，不断搅拌溶液，打开氙灯进行可见光照射。反应过程中，每隔30min取取样用紫外分光光度计在663nm处测量吸收值变化。绘制光催化过程的降解曲线，并进行催化性能评价分析。其可见光下照射2h后对亚甲基蓝的催化降解率达到97.8%，反应速率常数为30.9X KT3Iiiirr1,是Zn3Fe- 二元复合氧化物材料的4.11倍。
[0023]实施例2
[0024]称取1.3387g Zn (NO3) 2.6H20、0.2932g In (NO3) 3.5H20 和 0.3030g Fe (NO3) 3.9H20溶于30mL去离子水配成溶液，混合金属盐溶液浓度为0.2M ;称取0.48g NaOH及0.53gNa2CO3溶于50mL去离子水配成混合溶液，浓度分别为[NaOH] = 1.6 [Zn 2+]，[Na2CO3]=2 ([In3+]+ [Fe3+])。与实施例1 相同条件制备得到[In3+]/[M3+] = 0.5/0.5、[Zn2+]/([In3+]+ [M3+]) = 3/1的Zn3Ina5Fea5-三元复合氧化物材料。其可见光下照射2h后对亚甲基蓝的催化降解率达到88.5%，反应速率常数为17.9X KT3Iiiirr1,是Zn3Fe- 二元复合氧化物材料的2.38倍。
[0025]实施例3
[0026]称取1.3387g Zn (NO3) 2.6Η20、0.4105g In (NO3) 3.5H20 和 0.1818g Fe (NO3) 3.9H20溶于30mL去离子水配成溶液，混合金属盐溶液浓度为0.2M ;称取0.48gNaOH及0.53gNa2CO3溶于50mL去离子水配成混合溶液，浓度分别为[NaOH] = 1.6 [Zn 2+]，[Na2CO3]=2 ([In3+]+ [Fe3+])。与实施例1 相同条件制备得到[In3+]/[M3+] = 0.7/0.3、[Zn2+]/([In3+]+ [M3+]) = 3/1的Zn3Ina7Fea3-三元复合氧化物材料。其可见光下照射2h后对亚甲基蓝的催化降解率达到82.3%，反应速率常数为14.3X KT3Iiiirr1,是Zn3Fe- 二元复合氧化物材料的1.90倍。
[0027]实施例4
[0028]称取0.8925g Zn (NO3) 2.6H20、0.1759g In (NO3) 3.5H20 和 0.4242g Fe (NO3) 3.9H20溶于30mL去离子水配成溶液，混合金属盐溶液浓度为0.2M ;称取0.32g NaOH及0.53gNa2CO3溶于50mL去离子水配成混合溶液，浓度分别为[NaOH] = 1.6 [Zn 2+]，[Na2CO3]=2 ([In3+]+ [Fe3+])。与实施例1 相同条件制备得到[In3+]/[M3+] = 0.3/0.7、[Zn2+]/([In3+]+ [M3+]) = 2/1的Zn2Ina3Fea7-三元复合氧化物材料。其可见光下照射2h后对亚甲基蓝的催化降解率达到93.2%，反应速率常数为22.3X KrtiirT1，是Zn3Fe-MMO 二元复合氧化物材料的2.97倍。
【主权项】
1.一种异质结型三元复合半导体光催化剂的制备方法，其特征在于，其具体制备工艺步骤如下: A.配制可溶二价锌盐和可溶三价金属盐的混合盐溶液，其中金属离子的总浓度为0.1-0.5M，二价锌离子与三价金属离子的摩尔比为2-4 ;配制NaOH和似20)3的混合碱溶液，NaOH与二价锌离子的摩尔比为0.8-3.2，Na2CO3与三价金属离子的摩尔比为1_3 ； B.采用共沉淀法将混合盐溶液和混合碱溶液在搅拌的条件下共同滴加到四口瓶中，水浴温度25-40°C，滴加过程中控制四口瓶中pH值为8-11 ;滴加完毕后，在60_90°C水浴下恒温晶化12-36h ； C.将反应产物用去离子水离心洗涤至中性，在60-90°C下干燥，用研钵研细，得到三元层状双金属氢氧化物前驱体； D.将制备的三元层状双金属氢氧化物前驱体于马弗炉中，以2-10°C/min的升温速率升温至500-800°C烧结，保温2-4小时后，冷却至室温，得到异质结型三元复合半导体光催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的可溶二价锌盐选自硝酸锌、氯化锌、硫酸锌中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的可溶三价金属盐选自硝酸盐、氯盐、硫酸盐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的可溶三价金属盐为铟盐，和铁盐、铬盐、铝盐中的任何一种混合。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法制备得到的异质结型三元复合半导体光催化剂在可见光催化有机染料降解反应中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的有机染料选自亚甲基蓝、孔雀石绿、甲基紫、藏红T和刚果红中的任意一种。
【专利摘要】本发明公开了一种异质结型三元复合半导体光催化剂及其制备方法。本发明采用恒定pH共沉淀法制备三元层状双金属氢氧化物为前驱体，最后经高温焙烧得到三元异质结复合半导体。本发明制备工艺简便，所得材料具有适当的能带结构，能够有效提高载流子分离和迁移速率，高效利用可见光，通过选择性调控金属离子的相对含量制备系列三元异质结复合半导体，筛选出高活性光催化剂，在可见光下表现出良好的染料降解能力。三元异质结复合半导体对亚甲基蓝的可见光催化降解反应速率常数是二元复合半导体的1.6-4.1倍，具有较高的催化活性，在可见光下染料降解方面具有良好的普适性。
【IPC分类】B01J23-825, C02F101-30, C02F1-30
【公开号】CN104841440
【申请号】CN201510230808
【发明人】杨兰, 刘倩, 李峰, 范国利
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月7日