具有光催化性能的CoWO4/ZnIn2S4催化剂及其制备方法和应用

此发明属于光催化，尤其涉及具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着全球环境问题的日益突出，特别是水体污染和能源短缺等问题的愈发凸显，人们迫切需要创新的科技手段来解决这些重大挑战。在这一背景下，光催化技术作为一种绿色、可持续的处理水污染和能源转化的方法，引起了广泛的关注。

2、过氧化氢是一种很有潜力的能量载体，且作为一种环保型氧化剂广泛运用于有机合成、饮用水处理、废水处理等工业和医疗卫生领域。随着对环境保护要求的提升，预计过氧化氢的需求量将大幅增加。以o2和h2o为原料、太阳能为能源、半导体为光催化剂的光催化生产过氧化氢是一个绿色化学过程，具有反应条件温和、操作简单可控和无二次污染等优点。近年来，光催化产过氧化氢引起了人们的广泛关注。

3、抗生素的广泛使用不仅在医疗领域，还涉及到农业和水产养殖等多个领域，导致水体中抗生素残留的问题日益突出。因此，水污染防治成为当务之急，需要新技术来解决这一问题。光催化技术通过利用光能激发催化剂产生化学反应，为降解水中有害物质提供了一种可行的途径。

4、cowo4主要在紫外光区域吸收光线，其吸收范围受限于紫外光。且cowo4中光生电子-空穴对的复合速率相对较快，有其相对较大的禁带宽度。而znin2s4是一种优秀的可见光吸收材料，且具有较好的电子传输性能、具备较好的稳定性，不容易发生光腐蚀，但其有相对较窄禁带宽度。因此，开发一种具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂成为了研究重点。

技术实现思路

1、此发明实施例的目的在于提供具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂其制备方法和应用。该发明旨在解决先前提到的背景技术中存在的问题。

2、本发明实施例是这样实现的，一种具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂的制备方法，包括以下步骤：将硝酸钴和钨酸钠均匀混合于去离子水中，水热反应后，离心、干燥。得到cowo4样品。将得到的样品与氯化锌、taa、氯化铟均匀分散于去离子水和甘油中，油浴反应后，离心、干燥，最终获得具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂。

3、此发明实施例的另一种优选方案，所述的硝酸钴、钨酸钠的质量比为（36 ~ 580）:（80 ~ 656）；氯化锌、氯化铟、taa的质量比为（33 ~520）:（110 ~ 1760）:（75 ~ 1200）。去离子水、甘油的体积比为（7 ~ 17）:（1 ~ 10）。

4、此发明实施例的另一种优选方案，制备cowo4样品水热反应的条件为160 ℃ ~200 ℃，10 ~ 20 h。制备cowo4/znin2s4油浴反应的条件为60 ~ 110 ℃下搅拌1 ~ 3 h。

5、此发明实施例的另一种优选方案，所述的干燥处理过程中，置于真空干燥箱50 ℃烘干过夜。

6、此发明实施例的另一种优选方案，所述的硝酸钴、钨酸钠摩尔比为1 : 1，氯化锌、氯化铟、硫代乙酰胺的摩尔比为1 : 2 : 4。

7、此发明实施例的另一种优选方案，所述硝酸钴、钨酸钠、氯化铟、氯化锌采用六水硝酸钴、无水钨酸钠、无水氯化铟、无水氯化锌。

8、此发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述方法制备得到的具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂。

9、此发明实施例的另一种优选方案，所述的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂的直径为400 nm ~ 500 nm。在可见光的照射下，其具备良好的产双氧水和降解水中抗生素性能。

10、本发明的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂有其结构的稳定性、良好的分散性和反应条件温和等特点，且有助于在界面间有效分离和传输光生电子，并抑制光生电子-空穴对的复合。制备方法简单、成本低廉，所制备的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂在可见光照射下表现出卓越的产双氧水性能，60分钟内产双氧水性能高达h2o2的产率高达6047.20 μmol/l/h。此外，该催化剂还展现出对土霉素（otc）、左氧氟沙星（lev）、盐酸四环素（tch）、诺氟沙星（nfx）的高效降解性能，降解率在60分钟内达到86% ~ 95%。此外，cowo4/znin2s4纳米花状催化剂还具备易回收和操作方便等特点。

技术特征：

1.一种制备cowo4/znin2s4纳米花状催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：将硝酸钴和钨酸钠均匀分散于去离子水中，水热反应后进行离心、洗涤和干燥。将得到的样品与氯化锌、taa、氯化铟均匀混合于水和甘油混合溶液中，油浴反应后，将得到的样品进行离心和干燥，最终得到具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂。

2. 根据权利1所述的具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂的制备方法，其特征在于，所述的硝酸钴、钨酸钠的质量比为（36 ~ 580）:（41 ~ 656）；氯化锌、氯化铟、taa的质量比为（33 ~ 520）:（110 ~ 1760）:（75 ~ 1200）。

3. 根据权利1所述的具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂的制备方法，其特征在于，将硝酸钴、钨酸钠分别分散到去离子水中，在室温下超声搅拌15 ~ 60 min后，将硝酸钴水溶液滴加到钨酸钠水溶液后置于高压反应釜中，并在160 ℃ ~ 200 ℃温度下水热10 ~ 20 h得到cowo4样品。

4. 根据权利1所述的具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂的制备方法，其特征在于，将cowo4、氯化锌、氯化铟、硫代乙酰胺（taa）均匀分散在装有去离子水和甘油混合溶液的圆底烧瓶中进行油浴反应。油浴过程中，在60 ~ 110 ℃温度下搅拌1 ~ 3 h。

5. 根据权利1所述的具有光催化性能的纳米花状催化剂的制备方法，其特征在于，所述的干燥处理过程中，置于真空干燥箱50 ℃烘干过夜。

6. 根据权利1所述的具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂的制备方法，其特征在于，所述的硝酸钴、钨酸钠摩尔比为1 : 1，氯化锌、氯化铟、taa的摩尔比为1 : 2 :4。

7.根据权利1所述的具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂的制备方法，其特征在于，所述硝酸钴、钨酸钠、氯化锌、氯化铟采用六水硝酸钴，无水钨酸钠、无水氯化锌、无水氯化铟。

8.一种如权利要求1~7任一所述的方法制备得到的具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂。

9. 根据权利要求8所属的具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂，其特征在于，所述的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂的直径为400 nm ~ 500 nm。

10.一种如权利要求8或9所述的具有光催化性能的cowo4/znin2s4纳米花状催化剂在产双氧水和降解抗生素中的应用。

技术总结
本发明涉及光催化技术领域，提供了一种改进的水热、油浴法制备CoWO4/ZnIn2S4纳米花状催化剂的方法，并阐述了其应用。所述制备方法包括以下步骤：将硝酸钴和钨酸钠均匀分散于去离子水中，经过水热反应后，进行离心和干燥。将得到的产物与氯化锌、硫代乙酰胺（TAA）、氯化铟均匀分散于水和甘油中，进行油浴反应，随后经过离心和干燥，最终获得具有光催化性能的CoWO4/ZnIn2S4纳米花状催化剂。该发明的CoWO4/ZnIn2S4纳米花状催化剂具有结构稳定、光利用率高、反应条件温和等特点，拥有良好的光催化产双氧水性能，60分钟双氧水产率高达6047.20μmol/L/h。该催化剂可广泛应用于光催化降解多种抗生素，如土霉素（OTC）、盐酸四环素（TCH）、左氧氟沙星（LEV）、和诺氟沙星（NFX）等。

技术研发人员：陈哲,杨龙胜,陈峰,朱文晶,李铃铃
受保护的技术使用者：吉林化工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27