铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的制备方法及使用方法

本发明涉及一种光催化剂，尤其涉及一种铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的制备方法及使用方法。

背景技术：

1、随着社会和科技的不断发展，人类的生活水平快速提高，同时也环境污染和能源枯竭等一系列问题，为了解决这些问题，科学家研究了许多种方法用于对环境的修复。太阳能作为太空的主要能源，而且太阳辐射出的能量非常巨大，于是光催化技术被科学家们发现。在太阳能的作用下，通过光催化剂将较难发生的化学反应转变为在温和的环境中可以进行。光催化技术不仅在分解水制氢方面表现出了优异的性能，而且在污染物的降解和二氧化碳的固定，对于改善全球的环境具有很大的潜力。由此可见，半导体光催化技术在能源和环境中有着非常重要的应用。

2、在众多的光催化剂中，硫化铟锌有着较窄的禁带宽度、可见光利用率高和高催化活性等优势，被认为是有望替代二氧化钛的光催化剂之一。因此，急需发明一种含硫化铟锌的催化剂，用以替代二氧化钛的光催化剂，提升光催化性能。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的制备方法及使用方法，解决如何提高光催化剂对可见光利用率的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、第一方面，提供了一种铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的制备方法，其包括以下步骤：溶解柠檬酸、含铁化合物和含镧化合物于第一分散剂中，得到第一溶液；对第一溶液进行水热反应，并依次进行清洗及干燥处理，得到第一干燥样品；煅烧第一干燥样品，得到铁酸镧样品；添加去离子水和硝酸银溶液于铁酸镧样品中，并置于氙灯下照射，再清洗以及干燥处理，得到第二干燥样品；溶解第二干燥样品、氯化锌、硫代乙酰胺及氯化铟于第二分散剂中，得到第二溶液；对第二溶液进行水热反应，并依次进行清洗以及干燥处理，得到铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂。

4、在第一方面的第一种可能实现方式中，于溶解柠檬酸、含铁化合物和含镧化合物于第一分散剂中的步骤中，含铁化合物为硝酸铁九水合物，含镧化合物为硝酸镧六水合物，第一分散剂为去离子水，硝酸铁九水合物与硝酸镧六水合物的摩尔比为1：1。

5、在第一方面的第二种可能实现方式中，于对第一溶液进行水热反应，并依次进行清洗及干燥处理的步骤中，水热反应温度为180℃，水热反应时间12h，水热反应的搅拌时间为30min，干燥处理的干燥温度为60℃。

6、在第一方面的第三种可能实现方式中，于煅烧第一干燥样品的步骤中，煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h。

7、在第一方面的第四种可能实现方式中，于添加去离子水和硝酸银溶液于铁酸镧样品中，并置于氙灯下照射的步骤中，铁酸镧和硝酸银的摩尔比为2：1，去离子水为40ml，氙灯的功率为300w，照射时间为1h。

8、在第一方面的第五种可能实现方式中，于溶解第二干燥样品、氯化锌、硫代乙酰胺及氯化铟于第二分散剂中的步骤中，铁酸镧银与氯化锌的摩尔比为1：10，氯化锌、氯化铟和硫代乙酰胺的摩尔比为1：2：4，氯化铟为四水合氯化铟，第二分散剂为95%乙醇和水体积比为1：1混合。

9、在第一方面的第六种可能实现方式中，于对第二溶液进行水热反应的步骤中，水热反应温度为160℃，水热反应时间2h。

10、在第一方面的第七种可能实现方式中，铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的微观形貌为铁酸镧球体上负载有银和硫化铟锌纳米片，铁酸镧球体的直径为0.8um-1.2um，铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的直径为8um。

11、第二方面，提供一种铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的使用方法，其包括以下步骤：取根据上述第一方面中任意一项的制备方法制备的铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂；混合铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂与染料废水，并在黑暗中进行搅拌；在光照条件下进行光催化反应，对染料废水的降解。

12、在第二方面的第一种可能实现方式中，铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的使用量为0.02g，染料废水为亚甲基蓝废水，亚甲基蓝废水中亚甲基蓝的浓度为70mg/l，搅拌时间为2.5h

13、在本发明实施例中，通过柠檬酸、含铁化合物和含镧化合物制备铁酸镧样品，再将铁酸镧样品与硝酸银溶液反应制备铁酸镧银，最后通过氯化锌、硫代乙酰胺及氯化铟与铁酸镧银反应制备铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂。在本发明制备的铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂中，铁酸镧的禁带宽度为1.9ev，其能够与禁带宽度为2.5ev的硫化铟锌形成p-n异质结构，如此可增加对可见光的吸收率，同时通过银的加入，银的负载为光生电子提供了一个很好的暂存环境，可降低载流子的复合率，并且复合材料形成了更小的带隙，有利于可见光的充分吸收，在对染料废水降解时，具有效率高、稳定性好、对环境无污染等优点。同时本发明制备方法简单、成本低，且制备过程无副产物的生成，具有很好的工业应用前景。

技术特征：

1.一种铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于溶解所述柠檬酸、所述含铁化合物和所述含镧化合物于所述第一分散剂中的步骤中，所述含铁化合物为硝酸铁九水合物，所述含镧化合物为硝酸镧六水合物，所述第一分散剂为去离子水，所述硝酸铁九水合物与所述硝酸镧六水合物的摩尔比为1：1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于对所述第一溶液进行水热反应，并依次进行清洗及干燥处理的步骤中，水热反应温度为180℃，水热反应时间12h，水热反应的搅拌时间为30min，干燥处理的干燥温度为60℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于煅烧所述第一干燥样品的步骤中，煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于添加所述去离子水和所述硝酸银溶液于所述铁酸镧样品中，并置于所述氙灯下照射的步骤中，铁酸镧和硝酸银的摩尔比为2：1，所述去离子水为40ml，所述氙灯的功率为300w，照射时间为1h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于溶解所述第二干燥样品、所述氯化锌、所述硫代乙酰胺及所述氯化铟于所述第二分散剂中的步骤中，铁酸镧银与所述氯化锌的摩尔比为1：10，所述氯化锌、氯化铟和所述硫代乙酰胺的摩尔比为1：2：4，所述氯化铟为四水合氯化铟，所述第二分散剂为95%乙醇和水体积比为1：1混合。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于对所述第二溶液进行水热反应的步骤中，水热反应温度为160℃，水热反应时间2h。

8.据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的微观形貌为铁酸镧球体上负载有银和硫化铟锌纳米片，所述铁酸镧球体的直径为0.8um-1.2um，所述铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的直径为8um。

9.一种铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的使用量为0.02g，所述染料废水为亚甲基蓝废水，所述亚甲基蓝废水中亚甲基蓝的浓度为70mg/l，搅拌时间为2.5h。

技术总结
本发明公开了一种铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂的制备方法及使用方法。制备方法包括以下步骤：溶解柠檬酸、含铁化合物和含镧化合物于第一分散剂中，得到第一溶液；对第一溶液进行水热反应，并依次进行清洗及干燥处理，得到第一干燥样品；煅烧第一干燥样品，得到铁酸镧样品；添加去离子水和硝酸银溶液于铁酸镧样品中，并置于氙灯下照射，再清洗以及干燥处理，得到第二干燥样品；溶解第二干燥样品、氯化锌、硫代乙酰胺及氯化铟于第二分散剂中，得到第二溶液；对第二溶液进行水热反应，并依次进行清洗以及干燥处理，得到铁酸镧银硫化铟锌复合光催化剂，其可增加对可见光的吸收率，在对染料废水降解时，具有效率高、稳定性好、对环境无污染等优点。

技术研发人员：李颖,闵华,贾东升,王觅堂,张栋梁
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15