3D花状Z型异质结光电催化剂Zn3In2S6@α-Fe2O3及其制备方法和应用

摘要

本发明公开3D花状Z型异质结光电催化剂Zn3In2S6@α‑Fe2O3及其制备方法和应用。所述3D花状Z型异质结光电催化剂是Zn3In2S6@α‑Fe2O3，按质量百分比，Fe2O3的负载量为3％‑7％。本发明提供的3D花状Z型异质结光电催化剂Zn3In2S6@α‑Fe2O3，用于高效还原高毒性的Cr(VI)为无毒的Cr(III)，为含铬废水的处理提供理论基础，有助于推动光电催化技术在环境修复领域的应用。

说明书

技术领域

本发明属于光电催化领域，特别涉及一种将Cr(VI)还原为Cr(III)的3D花状Z型异质结光电催化剂Zn

背景技术

近年来，快速工业化对环境造成了严重的威胁，特别是含重金属离子废水的排放已经成为人们担心的首要问题。铬是一种典型的重金属污染物，主要来源于皮革鞣制、纺织制造、钢铁制造等行业。与其他重金属相比，铬主要以Cr(VI)和Cr(III)两种价态存在，其中，Cr(VI)因其对生物体的急性毒性而被认为是致癌物，而Cr(III)无毒，是人体必需的微量金属。因此，将Cr(VI)还原为Cr(III)被认为是一种行之有效的水处理方法。

为解决Cr(VI)的还原问题，研究人员已经开展了各种研究工作：微生物还原、化学还原和光催化还原等等。光电催化技术是近年来发展起来的一种高效的催化技术，它利用取之不尽用之不竭的太阳光作为能源，具有节能、环保、高效等特性，在电驱动下可以加快光生载流子的分离，提高太阳能转换成化学能的转化效率。目前，该技术已被广泛应用在各种催化领域，包括析氢、加氢、析氧、CO

半导体异质结，特别是Z型电荷传导模式的异质结是公认的比较高效的光电催化剂。光激发使半导体中的电子从价带(VB)跃迁至导带(CB)，形成电子/空穴对，并且，一种半导体CB位置的e

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种3D花状Z型异质结光电催化剂Zn

本发明采用的技术方案是：一种3D花状Z型异质结光电催化剂Zn

进一步的，按质量百分比，Fe

一种3D花状Z型异质结光电催化剂Zn

进一步的，上述的制备方法，按体积比，乙醇:去离子水＝20:1。

进一步的，上述的制备方法，所述Zn

进一步的，上述的制备方法，按摩尔比，InCl

本发明提供的3D花状Z型异质结光电催化剂Zn

进一步的，方法如下：将Zn

进一步的，所述光电催化条件是：电压为-0.4～-0.7V，λ>420nm的可见光作为光源。

进一步的，所述电解质溶液为pH＝3.0，浓度为0.1mol·L

本发明的有益效果是：本发明提供的3D花状Z型异质结光电催化剂Zn

附图说明

图1是实施例1制备的Zn

图2是实施例1制备的Zn

图3是α-Fe

图4是Zn

图5是放大的Fe元素XPS精细谱图。

图6是Zn

图7是Zn

图8是Zn

图9是自由基捕获图。

图10是Cr(VI)还原反应机理。

具体实施方式

实施例1 3D花状Z型异质结光电催化剂Zn

(一)制备方法

1、Zn

0.5865g InCl

0.8711g ZnSO

2、Zn

0.013g硝酸铁(Fe(NO

(二)材料表征

1、图1是Zn

2、图2是Zn

3、图3是α-Fe

4、图4是Zn

5、图5是放大的Fe元素XPS精细谱。由图5可见，证明Fe元素为三价，说明Fe

实施例2Zn

方法如下：将Zn

(一)不同光电催化剂对Cr(VI)还原为Cr(III)的影响

工作电极分别采用涂覆了Zn

(二)不同催化条件对Cr(VI)还原为Cr(III)的影响

方法如下：将Zn

由图7可见，反应120min后，纯光、纯电和光/电协同的Cr(VI)还原率分别为36％，18％和78％，可见，相比于单纯的光催化和电催化，光电催化展示了明显增强的催化活性，证明了光电的协同作用。

(三)Fe

Zn

分别将不同Fe

表1不同Fe

(四)Zn

图8为Zn

(五)Zn

在催化过程中，通常存在着多种活性粒子，包括h

基于产生活性粒子的标准电极电位(O