一种花状硫化镉-硫化锑复合物及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新型光催化剂。
【背景技术】
[0002] 随着化学工业的发展，污染问题引起了广泛的关注。早在20世纪70年代，日本东 京大学的教授Fujishima和Honda发现TiO2在光照下可以分解水，而且还可以降解有机污 染物。此后，光催化材料与技术得到了较快的发展。与传统的净化环境处理方法相比，半导 体光催化技术拥有反应条件温和、无二次污染、操作简单和降解效果显著等优势。但110 2带 隙较小，对光的吸收仅限于紫外区，空穴与电子的重新复合影响半导体的光催化效率。
[0003] 在科学探索中，硫化锑，硫化镉，硫化铋等在可见光下响应的高性能催化剂不断发 现，促进了光催化技术的不断发展。硫化锑的带隙为1.72eV，覆盖了太阳光谱的范围，在 已报道的文献中，硫化锑作为光电材料，在微波，储能，各种各样的光电装置中得到了广泛 的应用。然而，硫化锑在光催化领域作为光催化剂被报道的次数很少。MengSun等人在 2008年发表了一篇关于可见光下硫化铺降解甲基橙的文献。（Sun.et.alJ.Phys.Chem. C. 2008)根据其实验结果，硫化锑具有一定的光催化活性，并且很稳定。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种较硫化锑具有更好光催化活性的新型光催化剂。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供了一种花状硫化镉-硫化锑（CdS/Sb2S3)复合物， 该复合物以花状硫化锑为基体，花状硫化锑上附着有硫化镉纳米颗粒；花状硫化锑长度为 18-22ym，花柄部分宽度为1. 8-2. 5ym;硫化镉微米颗粒的粒径大小为0. 3ym-4. 8ym。
[0006] 上述花状硫化锑通过以下步骤制备：乙二胺四乙酸二钠在低温下加入水中，搅拌 至溶液澄清后，加入氯化锑、硫化钠，充分搅拌得橙色混合反应液，将反应液转入高压釜，在 160°C下水热反应24小时，离心洗涤干燥即得；所述乙二胺四乙酸二钠与水的加入比例为 2. 5mmol:40mL;所述氯化铺、硫化钠与乙二胺四乙酸二钠的摩尔比为1:1. 5:1。
[0007] 本发明还提供了上述花状硫化镉-硫化锑复合物的制备方法：包括以下步骤：将 花状硫化锑加入水中，搅拌至分散均匀；然后逐滴加入醋酸镉水溶液，接着再逐滴加入硫化 钠水溶液，再用蒸馏水将溶液定容至45mL，充分搅拌IOmin得混合溶液；将混合溶液转入高 压釜，在160°C下水热反应24小时，离心洗涤干燥即得；所述花状硫化锑与水的加入比例为 0. 5g: 15mL;所述醋酸镉水溶液的浓度为0. 0692mol/L硫化钠水溶液的浓度为0. 0346mol/ L;所述醋酸镉、硫化钠与硫化锑的摩尔比为1: 1:4. 26。
[0008] 本发明还提供了上述花状硫化镉-硫化锑复合物在光催化剂方面的应用。
[0009] 本发明相比现有技术具有以下优点：本发明采用原位复合的方法，制备方法简单 高效，制备得到的硫化镉_硫化锑复合物具有较大的比表面积，光催化活性明显高于花状 硫化锑。且硫化镉用量少，为10%左右，在增加光催化活性的同时，不会增加过多的成本。
【附图说明】
[0010] 图1为实施例1制备得到的花状硫化锑的扫描电子显微镜（SEM)图； 图2为实施例1制备得到的花状硫化锑的X射线衍射（XRD)图； 图3为实施例1制备得到的花状硫化镉-硫化锑复合物的扫描电子显微镜（SEM)图； 图4为实施例1制备得到的花状硫化镉-硫化锑复合物的X射线衍射（XRD)图； 图5为效果实施例中花状硫化锑和花状硫化镉-硫化锑复合物的光催化活性对比图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0012] 实施例1 花状硫化锑的制备：在烧杯中加入40mL水，在较低的室温（_10°C至15°C)下搅拌，加入 0. 9306g(2. 5mmol)乙二胺四乙酸二钠，搅拌至溶液澄清后，加入0. 57g(2. 5mmol)氯化锑、 0. 2925g(3. 75mmol)硫化钠，充分搅拌得橙色混合反应液，将反应液转入高压釜，在160°C 下水热反应24小时，离心洗涤干燥，得到花状硫化锑。
[0013] 从图1可以看出，制备得到的硫化锑呈花状，其长度在20. 7ym左右，中间棒状部 分的宽度在2.2ym左右。从图2可以看出，与XRD标准卡（JCPDS: 42-1393)比较，该花状 硫化锑的物相是纯的Sb2S3。
[0014] 花状硫化镉-硫化锑复合物制备：取15mL的纯水，倒入烧杯中，加入制备好的花 状硫化锑0. 5g，充分搅拌使其分散均匀。在搅拌的情况下，再依次逐滴加入预先配制好的 0. 0692mol/L醋酸镉水溶液5mL和0. 0346mol/L硫化钠溶液10mL，再用蒸馏水将溶液定容 至45mL，充分搅拌均匀，将混合溶液转入高压釜中，在160°C下水热反应24小时，离心洗涤， 烘干即可。
[0015] 从图4可以看出，与XRD标准卡（JCPDS: 42-1393)和XRD标准卡（JCPDS: 65-3414)对比，XRD上出现了硫化镉的峰，表明硫化镉确实复合在了硫化锑上。从图3可以 看出，硫化镉附着在花状硫化锑表面，为微米级，粒径大小为0. 3ym-4. 8ym，，大部分颗粒 在 0. 3-3. 3ym之间。
[0016] 对制备得到的花状硫化锑和花状硫化镉-硫化锑复合物的比表面积进行比较，结 果如下表所示： 表1 产品比表面积对比
从表中可以看出，花状硫化镉-硫化锑复合物的比表面积明显大于花状硫化锑的比表 面积。
[0017] 效果实施例1 分别称取实施例一制得到花状硫化锑（Sb2S3)和花状硫化镉-硫化锑复合物（CdS/Sb2S3)各0? 05g，分别加入100mL亚甲基蓝（MB)溶液中，其中MB的浓度为5mg/L，先避光搅 拌30min，使染料在催化剂表面达到吸附/脱附平衡。然后开启光源在可见光照射下进行光 催化反应，根据Lambert-Beer定律，有机物特征吸收峰强度的变化，可以定量计算其浓度 变化。当吸光物质相同、厚度相同时，可以用吸光度的变化直接表示溶液浓度的变化。因为 亚甲基蓝在668nm处有一个特征吸收峰，所以可以利用吸光度的变化来衡量溶液中MB的浓 度变化。从图上(横坐标：光照射时间；纵坐标：经过光照射一段时间后测量的MB浓度值与 MB的初始浓度的比值。）可以看出，花状硫化镉-硫化锑复合物的光催化活性要明显优于花 状硫化锑。
【主权项】
1. 一种花状硫化镉-硫化锑复合物，其特征在于，所述花状硫化镉-硫化锑以花状硫化 锑为基体，所述花状硫化锑上附着有硫化镉微米颗粒；所述花状硫化锑长度为18-22 ym， 花柄部分宽度为1. 8-2. 5 ym ;所述硫化镉纳米颗粒的粒径大小为0. 3 ym-4. 8 ym。2. 根据权利要求1所述的花状硫化镉-硫化锑复合物，其特征在于，所述花状硫化锑 通过以下步骤制备：乙二胺四乙酸二钠在低温下加入水中，搅拌至溶液澄清后，加入氯化 锑、硫化钠，充分搅拌得橙色混合反应液，将反应液转入高压釜，在160°C下水热反应24小 时，离心洗涤干燥即得；所述乙二胺四乙酸二钠与水的加入比例为2. 5mm〇l:40mL ;所述氯 化锑、硫化钠与乙二胺四乙酸二钠的摩尔比为1:1. 5:1。3. 权利要求1或2所述花状硫化镉-硫化锑复合物的制备方法，其特征在于，包括 以下步骤：将花状硫化锑加入水中，搅拌至分散均匀；然后逐滴加入醋酸镉水溶液，接着再 逐滴加入硫化钠水溶液，充分搅拌IOmin得混合溶液；将混合溶液定容至45mL，转入高压 釜，在160°C下水热反应24小时，离心洗涤干燥即得；所述花状硫化锑与水的加入比例为 0. 5g: 15mL ;所述醋酸镉水溶液的浓度为0. 0692mol/L硫化钠水溶液的浓度为0. 0346mol/ L ;所述醋酸镉、硫化钠与硫化锑的摩尔比为1: 1:4. 26。4. 权利要求1或2所述花状硫化镉-硫化锑复合物在光催化剂方面的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种花状硫化镉-硫化锑复合物及其制备方法与应用。该花状硫化锑上附着有硫化镉微米颗粒。本发明采用原位复合的方法，制备方法简单高效，制备得到的硫化镉-硫化锑复合物具有较大的比表面积，光催化活性明显高于花状硫化锑。
【IPC分类】C02F1/30, C02F101/38, B01J27/04, B01J35/10
【公开号】CN105056974
【申请号】CN201510478738
【发明人】滕飞, 李敏, 邹思佳, 刘再伦, 陈敏东
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月3日