CN110327959B - 一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110327959B
CN110327959B CN201910555867.6A CN201910555867A CN110327959B CN 110327959 B CN110327959 B CN 110327959B CN 201910555867 A CN201910555867 A CN 201910555867A CN 110327959 B CN110327959 B CN 110327959B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cdin
preparation
bivo
visible light
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910555867.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110327959A (zh
Inventor
李福颖
牛玉
王仁章
张丽华
徐慧琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Youzr Nano Material Co ltd
Original Assignee
Sanming University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanming University filed Critical Sanming University
Priority to CN201910555867.6A priority Critical patent/CN110327959B/zh
Publication of CN110327959A publication Critical patent/CN110327959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110327959B publication Critical patent/CN110327959B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24—Nitrogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61—Surface area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
    • B01J37/343—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of ultrasonic wave energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C01B3/042—Decomposition of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
    • C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供一种BiVO4@CdIn2S4/g‑C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法，涉及光催化技术领域。制备少片层g‑C3N4和单片或少片层的CdIn2S4后，将g‑C3N4和CdIn2S4在溶剂中混合，蒸干后得到CdIn2S4/g‑C3N4混合物；再将CdIn2S4/g‑C3N4混合物与BiVO4前驱物在100‑160℃条件下反应3‑5h，获得得到BiVO4@CdIn2S4/g‑C3N4可见光响应光催化剂。通过g‑C3N4、多元金属硫化物CdIn2S4以及BiVO4能够构筑异质结复合体系，提高光生电荷分离效率，延长光生载流子寿命，具有良好的光催化效果，应用前景广阔。

Description

一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，且特别涉及一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法。
背景技术
能源短缺和环境恶化是目前人类面临的两大问题。随着能源需求的快速增长，太阳能利用技术越来越受到关注。将太阳能转化为化学能是一项具有挑战性的工作。利用光催化材料进行水分解制氢，一方面能够利用光降解有机污染物，另一方面直接把太阳能转化为氢能。氢可储存，热效率高，是理想的清洁能源，也是重要的化工原料。光分解水制氢能够避免现有制氢方法中副产物二氧化碳的产生，更为环保。因此，光催化材料在解决能源和环境问题方面有着双重的应用前景。
现有的光催化材料一般为TiO2材料，TiO2只有紫外光响应，而紫外光能量仅占太阳光能量的4％左右，可见光的能量却占太阳光能量的43％。在近十年的研究中，可见光响应光催化剂受到青睐，其中金属硫化物是典型的代表。金属硫化物的禁带宽度较窄，化学稳定性良好，在可见光区域具有较强的光吸收，可有效提高光能的利用率。但单纯的金属硫化物的光催化活性较低。发明人研究发现，除了可见光吸收能力之外，催化剂的微观形貌、光生电子-空穴对传导载体、助催化剂等因素对水分解反应也起到很大的影响作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，以g-C3N4、多元金属硫化物CdIn2S4以及BiVO4构筑异质结复合体系，提高光生电荷分离效率具有良好的光催化效果。
本发明的另一目的在于提供一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂，该光催化剂具有良好的光催化性能，产氢效果高。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
少片层g-C3N4制备：对氮化碳前驱物进行煅烧获得少片层g-C3N4；
单片或少片层CdIn2S4制备：将二价镉盐、三价铟盐和硫代乙酰胺按照摩尔比分别溶解于第一溶剂中，然后混合，在140～200℃条件下加热22-30h，进行分离、洗涤、干燥、研磨后得到反应产物；将所述反应产物置于混合液中加热回流1～3h，得到单片或少片层CdIn2S4，其中，所述混合液为含有碳酸氢钠、异丙醇和聚乙烯比咯烷酮的水溶液；
CdIn2S4/g-C3N4混合物制备：将所述g-C3N4和所述CdIn2S4在第二溶剂中混合，蒸干所述第二溶剂，然后干燥得到CdIn2S4/g-C3N4混合物；
BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4制备：将三价铋盐溶解于乙酸溶液中得到第一溶液，将偏钒酸铵溶解于氨水溶液中得到第二溶液，将所述第一溶液和所述第二溶液缓慢混合后得到第三溶液；调节所述第三溶液的pH至7～8，搅拌30～60min后加入所述CdIn2S4/g-C3N4混合物，超声分散后，在140～200℃条件下反应2-4h，经冷却、分离、洗涤、干燥和研磨得到 BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，对氮化碳前驱物进行煅烧的步骤为：
以第一升温速度升温至500～550℃，煅烧1～3h，得到的煅烧产物经冷却、研磨得到第一煅烧物；然后，
以第二升温速度将所述第一煅烧物升温至500～550℃，煅烧1～3h，得到的煅烧产物经冷却、研磨得到所述少片层g-C3N4。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一升温速度为1～2℃/min，所述第二升温速度为3～5℃/min。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述氮化碳前驱物选自尿素、单氰胺、双氰胺和三聚氰胺中的一种或多种。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一溶剂为乙醇水溶液。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述混合液中，所述碳酸氢钠的浓度为0.1～0.2g/ml，所述异丙醇的体积浓度为8～12％v/v，所述聚乙烯比咯烷酮的浓度为4～6mg/ml。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第二溶剂选自无水乙醇、聚乙二醇和吡啶中一种或几种。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，CdIn2S4/g-C3N4混合物制备步骤中，所述CdIn2S4和所述g-C3N4的质量比为0.3～0.8:1。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4制备步骤中，所述CdIn2S4/g-C3N4混合物在所述第三溶液中的加入量为2～12mg/ml。
本发明还提出一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂，根据上述的制备方法制得。
本发明实施例的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法的有益效果是：
少片层g-C3N4是一种聚合物半导体可见光光催化剂，结构和光催化分解水制氢性能稳定，催化剂可重复使用，对环境友好。少片层结构为光催化水解制氢提供较大的比表面积，量子产率高。单片或少片层CdIn2S4制备时，通过将反应产物在含有碳酸氢钠、异丙醇和聚乙烯比咯烷酮的水溶液中进行回流加热，有效调控CdIn2S4的成核和生长，从而形成单片层或少片层的金属硫化物，避免块状结构的形成，提高产氢效率。
此外，BiVO4带隙为2.40eV，价带和导带位置分别位于+2.70eV和+0.30 eV，其光生电子-空穴对具有较强的氧化还原能力。通过原位复合BiVO4和 CdIn2S4/g-C3N4混合物，能够调控产物的粒径，构筑异质结复合体系，提高传输电荷的能力，光生电荷分离效率高，延长光生载流子寿命，使得光催化剂具有良好的光催化产氢效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种本发明提出一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1，少片层g-C3N4制备：对氮化碳前驱物进行煅烧获得少片层g-C3N4。
进一步地，该步骤中，对氮化碳前驱物进行煅烧的步骤为：以第一升温速度升温至500～550℃，煅烧1～3h，得到的煅烧产物经冷却后，研磨得到第一煅烧物；然后以第二升温速度将所述第一煅烧物升温至500～550℃，煅烧1～3h，得到的煅烧产物经冷却后，研磨得到所述少片层g-C3N4。
进一步地，该步骤中，第一升温速度为1～2℃/min；第二的升温速度为 3～5℃/min。先在较低的升温速度升温至500～550℃进行煅烧，煅烧产物经过冷却、研磨处理后，再以较高的升温速度升温至500～550℃再次进行煅烧，能够对g-C3N4的形貌进行调控，有助纳米片结构的行车，利于光生载流子的分离和转移，提高产氢效率。
进一步地，该步骤中，氮化碳前驱物选自尿素、单氰胺、双氰胺和三聚氰胺中的一种或多种。更为优选地，氮化碳前驱物选用尿素。
进一步地，该步骤中，煅烧产物冷却后，采用球料比1:7的氧化锆球对煅烧产物进行研磨，研磨时间为0.5-1h。煅烧后进行研磨，能够去除产品的表面应力，颗粒经过反复的破碎-冷焊-破碎过程，形成少片层结构，有利于电荷的快速传输以及利于与其他成分的复合。
S2，单片或少片层CdIn2S4制备：将二价镉盐、三价铟盐和硫代乙酰胺按照摩尔比分别溶解于第一溶剂中，然后混合，在140～200℃条件下加热 22-30h，进行分离、洗涤、干燥、研磨后得到反应产物；将所述反应产物置于混合液中加热回流1～3h，得到单片或少片层CdIn2S4，其中，所述混合液为含有碳酸氢钠、异丙醇和聚乙烯比咯烷酮的水溶液。
进一步地，该步骤中，二价镉盐选用醋酸镉，三价铟盐选用氯化铟，按照Cd:In:S物质的量比为1:2:4分别称取醋酸镉、氯化铟、硫代乙酰胺。
进一步地，该步骤中，第一溶剂为乙醇水溶液。在醇溶液作用下，可以得到薄层纳米片结构，纳米片有利于光生载流子的分离和转移，提高产氢效率。
进一步地，该步骤中，混合液中，碳酸氢钠的浓度为0.1～0.2g/ml，异丙醇的体积浓度为8～12％v/v，聚乙烯比咯烷酮的浓度为4～6mg/ml。
进一步地，该步骤中，反应产物与混合液的料液比为1～10mg/ml。
进一步地，该步骤中，反应产物在混合液中加热回流的温度为 80～110℃。通过将反应产物在混合液中进行加热回流，实现对产物的样品形貌和分散性能进行调控，避免形成颗粒的聚集生长，得到的CdIn2S4为单片层或少片层结构，比表面积更大，能够提供更多的反应活性位点。
S3，CdIn2S4/g-C3N4混合物制备：将所述g-C3N4和所述CdIn2S4在第二溶剂中混合，蒸干所述第二溶剂，然后干燥得到CdIn2S4/g-C3N4混合物。
进一步地，该步骤中，第二溶剂选自无水乙醇、聚乙二醇和吡啶中一种或几种。更为优选地，第二溶剂选自无水乙醇。
进一步地，该步骤中，采用旋转蒸发仪蒸干第二溶剂，旋转蒸发温度为40～50℃，蒸干后在60℃条件下烘干6h，得到复合少片层CdIn2S4/g-C3N4混合物。
进一步地，该步骤中，CdIn2S4和g-C3N4的质量比为0.3～0.8:1，更为优选地，CdIn2S4和g-C3N4的质量比为0.6:1。
通过在无水乙醇溶液旋转蒸发对CdIn2S4和g-C3N4进行复合，过程简单、溶剂可回收，且反应条件温和。
S4，BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4制备：将三价铋盐溶解于乙酸溶液中得到第一溶液，将偏钒酸铵溶解于氨水溶液中得到第二溶液，将所述第一溶液和所述第二溶液缓慢混合后得到第三溶液；调节所述第三溶液的pH至7～8，搅拌30～60min后加入所述CdIn2S4/g-C3N4混合物，超声分散后，在 140～200℃条件下反应2-4h，经冷却、分离、洗涤、干燥和研磨得到BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂。
进一步地，该步骤中，三价铋盐选自硝酸铋、氯化铋、乙酸铋和柠檬酸铋中的一种或多种。更为优选地，三价铋盐为硝酸铋。乙酸溶液为体积比为1:1的乙酸和水的混合溶液。硝酸铋在乙酸溶液中的浓度为2～5mol/L。
进一步地，该步骤中，氨水溶液为体积比为3:1的氨水(含氨25wt％) 和水的混合溶液。偏钒酸铵在氨水溶液中的浓度为2～5mol/L。
进一步地，该步骤中，用氨水节第三溶液的pH至7～8，具体地，调节过程为：在调节过程中先加入20ml氨水，再慢慢滴加氨水，直至pH为7～8。
进一步地，该步骤中，CdIn2S4/g-C3N4混合物在第三溶液中的加入量为 2～12mg/ml，更为优选地，CdIn2S4/g-C3N4混合物在第三溶液中的加入量为 8～10mg/ml。
进一步地，该步骤中，超声分散的条件为在400～600W的功率下超声分散1～2h。在超声波作用下，能够有效减小产物的尺寸，并将产物剥蚀成纳米片层结构。
BiVO4带隙为2.40eV，价带和导带位置分别位于+2.70eV和+0.30eV，其光生电子-空穴对具有较强的氧化还原能力。通过水热反应，在 CdIn2S4/g-C3N4混合物的表面包覆BiVO4，形成BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4核壳结构，从而更有利于界面间的电荷转移，抑制了光生载流子的复合，改善了光催化活性。
本发明实施例还提出一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂，根据上述的制备方法制得。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂，其根据以下步骤制得：
(1)取10g尿素置于带盖子的氧化铝坩埚中，放在马弗炉中以1℃/min 的速度升温到550℃，保温2h，自然冷却至室温，取出研磨0.5h，得到样品再放入带盖子的氧化铝坩埚中，放在马弗炉中以4℃/min的速度升温到 500℃，保温3h，自然冷却至室温，取出研磨0.5h，得到少片层g-C3N4粉末。
(2)在室温条件下，按Cd:In:S物质的量比为1:2:4称取醋酸镉、氯化铟、硫代乙酰胺分别溶解于30ml的乙醇水溶液中，磁力搅拌30min，转入聚四氟乙烯衬套中，再放入不锈钢反应釜中，在180℃下加热反应24h。反应结束后，1000rpm离心30min后，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤三次，经过60℃烘干12小时后，研磨得到反应产物A。
(3)将步骤(2)中的反应产物A加入到连有冷凝管和带有温度计的 500ml三口***回流装置中，加入10g碳酸氢钠、10ml异丙醇、0.5g聚乙烯吡咯烷酮、100ml去离子水，放在带磁力搅拌的电加热套上加热回流 2h，过滤，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤三次，得到单片或少片层CdIn2S4粉末。
(4)将得到的CdIn2S4和g-C3N4样品按照质量比0.6:1混合在50ml无水乙醇中，在真空旋转蒸发仪中蒸干，放在烘干箱中60℃烘干6h，得到复合少片层CdIn2S4/g-C3N4混合物。
(5)按体积比V(乙酸)：V(水)＝1：1配制乙酸溶液，准确称取硝酸铋1g 溶于乙酸溶液，磁力搅拌20min使硝酸铋充分溶解。按体积比V(氨水)：V(水)＝3：1配制氨水溶液，准确称取偏钒酸铵0.2g溶于氨水溶液，磁力搅拌20min 完全溶解偏钒酸铵。
(6)将步骤(5)中的两种溶液缓慢混合后，磁力搅拌1h，用氨水调节pH＝7(在调节过程中先加入20mL氨水，再慢慢滴加，直至pH为7)，在继续搅拌0.5h后加入CdIn2S4/g-C3N4混合物，超声分散1h，转移到含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容器中，在160℃下反应3h，反应完成，将样品冷却至室温并取出，放入离心管离心，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤离心三次，在60℃烘18h后研磨得BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂样品。
实施例2
本实施例提供的一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂，其与实施例1的区别之处在于：
步骤(1)为：取10g尿素置于带盖子的氧化铝坩埚中，放在马弗炉中以1℃/min的速度升温到550℃，保温5h，自然冷却至室温，取出研磨1h 得到g-C3N4粉末。
对比例1
本对比例提供一种CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂，其为按照实施例1的方法获得的CdIn2S4/g-C3N4混合物。
对比例2
本对比例提供一种可见光响应光催化剂，根据以下步骤获得：
(1)按照实施例1的步骤(1)获得少片层g-C3N4粉末。
(2)按照实施例1的步骤(2)获得反应产物A。
(3)将得到的反应产物A和g-C3N4样品混合在50ml无水乙醇中，在真空旋转蒸发仪中蒸干，放在烘干箱中60℃烘干6h，得到复合少片层 CdIn2S4/g-C3N4混合物。
(4)按照实施例步骤(5)和步骤(6)获得BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂样品。
对比例3
本对比例提供一种可见光响应光催化剂，根据以下步骤获得：
(1)按照实施例1的步骤(1)获得少片层g-C3N4粉末。
(2)按照实施例1的步骤(2)和步骤(3)获得少片层CdIn2S4粉末。
(3)按体积比V(乙酸)：V(水)＝1：1配制乙酸溶液，准确称取硝酸铋1g 溶于乙酸溶液，磁力搅拌20min使硝酸铋充分溶解。按体积比V(氨水)：V(水)＝3：1配制氨水溶液，准确称取偏钒酸铵0.2g溶于氨水溶液，磁力搅拌20min 完全溶解偏钒酸铵。
(4)将步骤(3)中的两种溶液缓慢混合后，磁力搅拌1h，用氨水调节pH＝7(在调节过程中先加入20mL氨水，再慢慢滴加，直至pH为7)，在继续搅拌0.5h后加入步骤(1)获得的少片层g-C3N4粉末和步骤(2)获得的少片层CdIn2S4粉末，超声分散1h，转移到含聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容器中，在160℃下反应3h，反应完成，将样品冷却至室温并取出，放入离心管离心，用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤离心三次，在60℃烘18h 后研磨得BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂样品。
试验例产氢性能测定
以实施例1-2以及对比例1-3制得的产物作为催化剂进行光催化反应，光催化反应在500mL Pyrex反应器***中进行，温度为25℃。将光催化剂加入含有甲醇的水溶液，作为反应介质。将反应介质中放入光反应器中。反应***通氩气30min后，用300W的氙灯(装有滤光片)用可见光(420<λ< 800nm)照射该***4h，该灯环绕在光反应器的侧面。反应器外循环通入冷凝水。五种样品的光催化效果如表1所示：
表1
样品 平均产氢速率(首次使用) 平均产氢速率(使用20次后)
实施例1 519.2μmol/(h·g) 488.0μmol/(h·g)
实施例2 457.4μmol/(h·g) 416.2μmol/(h·g)
对比例1 361.3μmol/(h·g) 130.1μmol/(h·g)
对比例2 422.5μmol/(h·g) 219.7μmol/(h·g)
对比例3 417.6μmol/(h·g) 186.2μmol/(h·g)
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
少片层g-C3N4制备：对氮化碳前驱物进行煅烧获得少片层g-C3N4；
单片或少片层CdIn2S4制备：将二价镉盐、三价铟盐和硫代乙酰胺按照摩尔比分别溶解于第一溶剂中，然后混合，在140～200℃条件下加热22-30h，进行分离、洗涤、干燥、研磨后得到反应产物；将所述反应产物置于混合液中加热回流1～3h，得到单片或少片层CdIn2S4，其中，所述混合液为含有碳酸氢钠、异丙醇和聚乙烯比咯烷酮的水溶液；
CdIn2S4/g-C3N4混合物制备：将所述g-C3N4和所述CdIn2S4在第二溶剂中混合，蒸干所述第二溶剂，然后干燥得到CdIn2S4/g-C3N4混合物；
BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4制备：将三价铋盐溶解于乙酸溶液中得到第一溶液，将偏钒酸铵溶解于氨水溶液中得到第二溶液，将所述第一溶液和所述第二溶液缓慢混合后得到第三溶液；调节所述第三溶液的pH至7～8，搅拌30～60min后加入所述CdIn2S4/g-C3N4混合物，超声分散后，在140～200℃条件下反应2-4h，经冷却、分离、洗涤、干燥和研磨得到BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂。
2.根据权利要求1所述的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，其特征在于，对氮化碳前驱物进行煅烧的步骤为：
以第一升温速度升温至500～550℃，煅烧1～3h，得到的煅烧产物经冷却、研磨得到第一煅烧物；然后，
以第二升温速度将所述第一煅烧物升温至500～550℃，煅烧1～3h，得到的煅烧产物经冷却、研磨得到所述少片层g-C3N4。
3.根据权利要求2所述的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一升温速度为1～2℃/min，所述第二升温速度为3～5℃/min。
4.根据权利要求1所述的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，其特征在于，所述氮化碳前驱物选自尿素、单氰胺、双氰胺和三聚氰胺中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为乙醇水溶液。
6.根据权利要求1所述的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，其特征在于，所述混合液中，所述碳酸氢钠的浓度为0.1～0.2g/ml，所述异丙醇的体积浓度为8～12％v/v，所述聚乙烯比咯烷酮的浓度为4～6mg/ml。
7.根据权利要求1所述的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂选自无水乙醇、聚乙二醇和吡啶中一种或几种。
8.根据权利要求1所述的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，其特征在于，CdIn2S4/g-C3N4混合物制备步骤中，所述CdIn2S4和所述g-C3N4的质量比为0.3～0.8：1。
9.根据权利要求1所述的BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂的制备方法，其特征在于，BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4制备步骤中，所述CdIn2S4/g-C3N4混合物在所述第三溶液中的加入量为2～12mg/ml。
10.一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂，其特征在于，根据权利要求1-9任意一项所述的制备方法制得。
CN201910555867.6A 2019-06-25 2019-06-25 一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法 Active CN110327959B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910555867.6A CN110327959B (zh) 2019-06-25 2019-06-25 一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910555867.6A CN110327959B (zh) 2019-06-25 2019-06-25 一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110327959A CN110327959A (zh) 2019-10-15
CN110327959B true CN110327959B (zh) 2022-01-18

Family

ID=68140470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910555867.6A Active CN110327959B (zh) 2019-06-25 2019-06-25 一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110327959B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111505086B (zh) * 2020-05-06 2021-10-15 吉林大学 Gd2Zr2O7固体电解质型异丙醇传感器、制备方法及其应用
CN112452348A (zh) * 2020-11-03 2021-03-09 扬州大学 一种钒酸铋掺杂石墨相氮化碳纳米片光催化剂的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108793422A (zh) * 2018-05-22 2018-11-13 大连理工大学 光催化电极耦合微生物燃料电池促进焦化废水处理方法
CN109847783A (zh) * 2019-01-30 2019-06-07 太原理工大学 一种Fe3+/CdIn2S4/g-C3N4三元光芬顿催化剂的制备方法及其应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108793422A (zh) * 2018-05-22 2018-11-13 大连理工大学 光催化电极耦合微生物燃料电池促进焦化废水处理方法
CN109847783A (zh) * 2019-01-30 2019-06-07 太原理工大学 一种Fe3+/CdIn2S4/g-C3N4三元光芬顿催化剂的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Fabrication and efficient visible light photocatalytic properties of novel zinc indium sulfide ZnIn2S4-graphitic carbon nitride g-C3N4/bismuth vanadate BiVO4 nanorod-based ternary nanocomposites with enhanced charge separation via Z-scheme transfer";Wan-Kuen Jo，et al;《Journal of Colloid and Interface Science》;20160726;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110327959A (zh) 2019-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109092343B (zh) 一种可见光响应型g-C3N4/BiVO4异质结材料的制备方法及其应用
CN106824250A (zh) 一种掺杂锌的氮化碳可见光催化剂及其制备方法和用途
CN108325550A (zh) 一种氮掺杂石墨烯量子点/氧化锌/氮化碳复合可见光催化剂的制备方法及用途
CN102502770B (zh) 一种花状氧化铜催化剂、其制备方法及其用途
CN106311220B (zh) 一种Bi2MoO6/TiO2/RGO复合光催化剂及其制备方法
CN106563485A (zh) 一种氮化碳/铌酸钙钾复合材料及其制备方法与用途
CN109465019B (zh) 一种氧化锌修饰的石墨相氮化碳可见光催化剂的制备方法和应用
CN110342477A (zh) 一种氧掺杂多孔氮化碳纳米片及其制备方法
CN103861630A (zh) 一种共聚合改性的石墨相氮化碳空心球可见光催化剂
CN110961133B (zh) 非金属BCN/g-C3N4范德华异质结光催化剂及其制备方法和应用
CN102583398B (zh) 一种制备二氧化硅包覆碳纳米管及二氧化硅纳米管的方法
CN110327959B (zh) 一种BiVO4@CdIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法
CN116713009B (zh) 一种ZnCdS/NiO复合光催化剂的制备方法及其应用
CN111151275B (zh) MoS2/Mo2C复合物、MoS2/Mo2C/CdS复合材料及其制备方法和应用
CN110354882B (zh) 一种BiVO4@ZnIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法
CN115283015A (zh) 一种有机金属骨架复合光催化剂BiVO4@NH2-MIL-125(Ti)的制备方法
CN118162140A (zh) 一种类水滑石铜基甲醇重整制氢催化剂的制备方法及应用
CN107349951B (zh) 一种CuO/g-C3N4毛细血管状纳米复合物的制备方法
CN102125831B (zh) 介孔Bi2O3/TiO2纳米光催化剂的制备方法
CN110026207B (zh) CaTiO3@ZnIn2S4纳米复合材料及其制备方法与应用
CN102266764A (zh) 一种膨胀石墨/氧化锌复合光催化剂及其制备方法
CN110354883B (zh) 一种BiVO4@CuIn2S4/g-C3N4可见光响应光催化剂及其制备方法
CN106964388B (zh) 一种钨酸亚锡掺杂二维石墨相氮化碳复合光催化剂的制备方法
CN110280287A (zh) 一种有效构筑Z型三元异质结CdS/NiS/g-C3N4光催化剂的制备方法
CN106881118B (zh) 一种离子交换法合成异质结光催化剂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220303

Address after: 101502 Room 101, haihuicheng complex building, east of Dachengzi town government, Miyun District, Beijing

Patentee after: Beijing Qingyun sunshine Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Address before: 365000 No. 25 Jingdong Road, Sanyuan District, Sanming City, Fujian Province

Patentee before: SANMING University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220629

Address after: 215200 208, building 2, No. 500, Renmin Road, Songling Town, Wujiang District, Suzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: Suzhou youzr nano material Co.,Ltd.

Address before: 101502 Room 101, haihuicheng complex building, east of Dachengzi town government, Miyun District, Beijing

Patentee before: Beijing Qingyun sunshine Environmental Protection Technology Co.,Ltd.