一种一步法制备硫化铟/羟基氧化钐复合光催化剂的方法与流程

本发明涉及一种以六水合硝酸钐，硝酸铟和硫代乙酰胺为原料一步法制备硫化铟/羟基氧化钐复合光催化剂的方法。

背景技术：

在工业和经济日益发达的今天，能源短缺、环境污染等问题变得越来越突出，寻找新的制备清洁能源和改善环境问题的材料刻不容缓。本发明制备的复合材料是为了解决当前社会的水污染问题，材料可利用光能转化为化学能来降解水体中的有机污染物。

硫化铟作为一种优良半导体材料，是一种尖晶石结构的晶体，其禁带宽度为2.0ev，具有较好的可见光响应，是用来制备可见光催化剂的一种极具发展前景的材料。目前，制备硫化铟的方法主要有：微波水热法[pang,zj；zhang,ml；huang,l；etal.synthesisofin2s3thinfilmdirectlyontoconductivesubstratesviapvp-assistedmicrowaveirradiationmethod[j].materialsletters.2018:210:66-69]、溶胶-凝胶法[wen,xiao-ju；niu,cheng-gang；zhang,lei.sol-gelderivedin2s3bufferlayersforinvertedorganicphotovoltaiccells[j].solarenergy.2014,108:230-237]。其中微波水热法具有反应时间短、操作方便等优点，但其反应过程中存在一定的危险性；溶胶-凝胶法在制备材料过程中溶胶和凝胶化不易控制，存在制备的硫化铟材料粒径不均匀的缺点。

羟基氧化物是一种比较特殊的氧化物，其是由氢氧根离子与某一金属氧化物构成的化合物，可看做是氢氧化物转化为氧化物的中间产物，目前报道较多的是有羟基氧化铁(feooh)，羟基氧化镍(niooh)等羟基氧化物，且具有很好的电化学性能，但是羟基氧化钐(smooh)的报道却很少。目前制备羟基氧化钐的方法主要有：助熔剂法[hiroaki,samata；masashi,hanioka；tadashi,c；etal.synthesisandmagneticpropertiesofsmoohcrystals[j].journalofmagnetismandmagneticmaterials.2016,398:82-85]。但助溶剂法需要在高温下从熔融盐溶剂中生长晶体，所需能量较高，成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种一步法制备硫化铟/羟基氧化钐复合光催化剂的方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明方法受热均匀，易控制，所得的产物不存在其他杂相，利用率高，且所使用原料成本低、易得到目标产物，有效提高光催化活性和稳定性，可用于降解有机废水中污染物，缓解环境污染问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种一步法制备硫化铟/羟基氧化钐复合光催化剂的方法，包括以下步骤：

步骤一：将in(no3)3·4.5h2o溶入去离子水中形成溶液，然后按照元素摩尔比nin:ns＝1:3称取硫代乙酰胺加入上述溶液中，搅拌得到混合溶液a；

步骤二：称量sm(no3)3·6h2o，按照摩尔比nin:nsm＝1:(0.4～0.7)加入到混合溶液a中，搅拌得到混合溶液b；

步骤三：将混合溶液b进行均相水热反应，待反应结束后，取出产物，经去离子水和无水乙醇分别离心洗涤若干次，然后干燥即得到in2s3/smooh复合光催化剂。

进一步地，步骤一中每30ml去离子水中加入1.145gin(no3)3·4.5h2o。

进一步地，步骤二和步骤三中搅拌时间均为60min。

进一步地，步骤三中将混合溶液b进行均相水热反应具体为：将混合溶液b转移至均相水热釜中，放入均相反应器，填充比控制在40％～60％，反应温度控制为160～180℃，反应时间控制为10～16h。

进一步地，步骤三中干燥为真空干燥。

进一步地，步骤三中干燥温度为60℃，干燥时间为5h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明以硝酸铟(in(no3)3·4.5h2o)、硫代乙酰胺(ch3csnh2)、六水合硝酸钐(sm(no)3·6h2o)为原料，采用均相水热法，在纯相的in2s3纳米球上复合少量smooh材料，一步合成in2s3/smooh光催化材料。该方法受热均匀，易控制，所得的产物不存在其他杂相，利用率高，且所使用原料成本低、易得到目标产物，有效提高光催化活性和稳定性，可用于降解有机废水中污染物，缓解环境污染问题，得到的in2s3/smooh复合光催化剂光催化性均高于纯in2s3、smooh材料。以甲基橙(mo)为降解物，当可见光照射150min时，降解效率达到90％以上。

附图说明

图1是实施例3制备的in2s3/smooh复合光催化剂的xrd图；

图2是in2s3的降解mo的降解图；

图3是in2s3和实施例3制备的in2s3/smooh的降解mo的降解速率图。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：

一种一步法制备硫化铟/羟基氧化钐复合光催化剂的方法，包括以下步骤：

(1)将1.145g的in(no3)3·4.5h2o，溶入30ml去离子水中，按照元素摩尔比nin:ns＝1:3称取定量硫代乙酰胺，缓慢加入上述溶液中，持续搅拌60min，得到混合溶液a。

(2)接着称量一定量的sm(no3)3·6h2o，按照摩尔比nin:nsm＝1:0.4～0.7缓慢加入到混合溶液a中，搅拌60min后得到混合溶液b。

(3)将混合溶液b转移至均相水热釜中，放入均相反应器，填充比控制在40％～60％，反应温度控制为160～180℃，反应10～16h。

(4)待反应结束后，取出产物，经去离子水和无水乙醇分别离心洗涤4～6次，干燥5h即可得到in2s3/smooh复合光催化剂。

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

实施例1

(1)将1.145g的in(no3)3·4.5h2o，溶入30ml去离子水中，按照元素摩尔比nin:ns＝1:3称取定量硫代乙酰胺，缓慢加入上述溶液中，持续搅拌60min，得到混合溶液a。

(2)接着称量一定量的sm(no3)3·6h2o，按照摩尔比nin:nsm＝1:0.4缓慢加入到混合液a中，搅拌60min后得到混合液b。

(3)将混合溶液b转移至均相水热釜中，放入均相反应器，填充比控制在40％，反应温度控制为160℃，反应10h。

(4)待反应结束后，取出反应物，经去离子水和无水乙醇分别离心洗涤4次，60℃下真空干燥5h即可得到in2s3/smooh复合光催化剂。

实施例2

(1)将1.145g的in(no3)3·4.5h2o，溶入30ml去离子水中，按照元素摩尔比nin:ns＝1:3称取定量硫代乙酰胺，缓慢加入上述溶液中，持续搅拌60min，得到混合溶液a。

(2)接着称量一定量的sm(no3)3·6h2o，按照摩尔比nin:nsm＝1:0.5缓慢加入到混合液a中，搅拌60min后得到混合液b。

(3)将混合溶液b转移至均相水热釜中，放入均相反应器，填充比控制在50％，反应温度控制为170℃，反应12h。

(4)待反应结束后，取出反应物，经去离子水和无水乙醇分别离心洗涤5次，60℃下真空干燥5h即可得到in2s3/smooh复合光催化剂。

实施例3

(1)将1.145g的in(no3)3·4.5h2o，溶入30ml去离子水中，按照元素摩尔比nin:ns＝1:3称取定量硫代乙酰胺，缓慢加入上述溶液中，持续搅拌60min，得到混合溶液a。

(2)接着称量一定量的sm(no3)3·6h2o，按照摩尔比nin:nsm＝1:0.7缓慢加入到混合液a中，搅拌60min后得到混合液b。

(3)将混合溶液b转移至均相水热釜中，放入均相反应器，填充比控制在60％，反应温度控制为180℃，反应16h。

(4)待反应结束后，取出反应物，经去离子水和无水乙醇分别离心洗涤6次，60℃下真空干燥5h即可得到in2s3/smooh复合光催化剂。

图1是本发明实施例3所制备的in2s3/smooh复合光催化剂的xrd图，从图中可以看出所制备的样品分别对应标准卡片pfd32-0456(硫化铟)、pfd13-0618(羟基氧化钐)所对应，主峰明确，物相较纯，图2是纯相in2s3降解图，在150分钟降解率80.64％，图3是本发明实施例3所制备的in2s3/smooh,在150分钟后降解率提高到百分之94.6％，可见本发明所制备的复合材料与纯相材料相比，降解效率有了明显的提高。