一种二维znin2s4
纳米片修饰wo3片状
结构光
催化剂的制备及其应用
技术领域
1.本方法发明属于光催化纳米材料领域，具体涉及一种二维znin2s4纳米片修饰wo3片状结构光催化剂的制备及其应用。
背景技术：
2.氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。光催化是解决环境污染和全球能源危机的重要途径。以太阳能为直接驱动力的半导体光催化技术具有绿环保、能耗低、反应条件温和等优点，是一种理想的可持续发展氢能生产方式。到目前为止，各种半导体光催化剂，如tio2、cds、c3n4和srtio3等已经被探索用于生成h2。其中znin2s4，一种三元硫族化合物，由于其迷人的特性，包括良好的光吸收能力、合适的价带导带位置，引起了越来越多的关注。然而，由于其光生电子-空穴对的快速复合，纯znin2s4的光催化析氢性能相对较低。因此，加速其光生
载流子的分离和转移是目前利用znin2s4光催化制氢亟待解决的关键问题。
3.为了实现高性能的光催化制氢，通过将znin2s4与其他半导体耦合来构建异质结结构是抑制其光生电子-空穴对复合的常见有效策略，如tio2/znin2s4、pds/znin2s4和znin2s4/in2o3等。特别是，与传统的ii字型异质结结构相比，z型异质结引起了越来越多的关注，因为它极大地提高了光诱导载流子的分离效率，并利用了混合催化剂中可用的高氧化还原电位。因此，构建z-方案结构是提高光催化产氢的关键问题。
4.wo3具有成本低、易于合成、带隙窄、无毒、光响应范围大稳定性好的特点，是良好的光催化材料，特别是其价带和导带位置与znin2s4匹配良好，易与znin2s4构成z型异质结，因此本研究选择wo3与znin2s4构建形成2d/2d wo3/znin2s4复合材料，提高zis光生电子-空穴的分离率，同时2d/2d结构相比于传统的复合材料，能够建立更短的电子传输距离，从而有效提高光催化效率。
技术实现要素：
5.本发明的目的是提供一种操作简单、环保，而且具有高效热载流子产生和分离效率的二维wo3纳米片修饰znin2s4光催化剂制备方法及其应用。
6.技术方案
7.为实现本发明所提供的技术方案是：
8.(1)利用溶剂法制备wo3纳米片
9.(2)利用水热法制备znin2s410.(3)利用溶剂热法制备纳米wo3@znin2s4纳米片
11.(4)利用气相谱进行光催化产氢
12.本发明的优点和积极效果：
13.1.本发明中wo3@znin2s4催化剂形成z-方案结构，wo3导带的光生电子与znin2s4价带的光诱导空穴有效复合，从而使znin2s4有更多的光生电子被用来析氢，有效的提高光催
化效率。
14.2.本发明中得到的2d/2dwo3@znin2s4纳米片状结构，其较短的载流子迁移距离为光生电子转移提供了便利。
15.3.本发明中得到的wo3@znin2s4催化剂具有优异的循环稳定性。
具体实施方式
16.为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
17.(1)采用溶剂法制备wo3纳米片，具体分解步骤如下：
18.量取10ml乙酸加入烧杯中，称量适量钨酸钠和油胺加入烧杯中，搅拌后转入聚四氟乙烯内衬的反应釜高温反应。冷却至室温后加入丙酮溶解。将洗涤后的溶液分散到硝酸中，不停搅拌，最终离心收集后得到wo3纳米片。
19.(2)采用水热法制备znin2s4，具体分解步骤如下：
20.量取适量水加入烧杯中，然后加入氯化锌、氯化铟和硫代乙酰胺，搅拌并加入适量盐酸，将溶液ph调为酸性，放入油浴中设定80℃中半小时。冷却至室温后用无水乙醇洗涤干燥，得到znin2s4纳米片。
21.(3)采用溶剂热法制备纳米wo3@znin2s4纳米片，具体分解步骤如下：
22.称取100mg znin2s4和100mg wo3，加入适量水到烧杯中，搅拌并超声。将上述溶液转移到三口烧瓶中，放入油浴中设定100℃中一小时，冷却至室温后，用去离子水洗涤干燥，得到wo3@znin2s4纳米片
23.(4)wo3@znin2s4光催化产氢。
24.将10mg催化剂分散到10ml去离子水中。使用na2s/na2so3作为牺牲空穴剂，通入氮气0.5小时以除去空气，再利用真空泵抽取真空20分钟后，用300w氙灯(pls-sxe300)可见光照射反应器光照，每隔一小时取1ml气体，用agilent 6890气相谱仪测定氢气的含量。
技术特征：
1.一种二维znin2s4纳米片修饰wo3纳米片状结构光催化剂的制备，具体步骤如下：1.一种wo3纳米片的制备方法，其特征在于：采用溶剂热法制备wo3纳米片，加入乙酸、钨酸钠、油胺等前驱体，在高温的作用下使其分解为层状结构，利用丙酮洗去多余的油胺，在硝酸的强氧化作用下变为wo3纳米片。2.一种znin2s4纳米片的制备方法，其特征在于：采用水热法制备znin2s4纳米片，加入氯化锌、氯化铟和硫代乙酰胺前驱体，调节ph后共热反应。3.一种wo3@znin2s4纳米复合片状结构的制备方法，其特征在于：采用水热法制备wo3@znin2s4纳米结构，以znin2s4纳米结构的水溶液为原溶液，通过在一定温度的情况下加入wo3的用量来使wo3生长在znin2s4上，而形成了一种复合型高效光催化剂。
技术总结
本发明涉及一种二维ZnIn2S4纳米片修饰WO3片状结构光催化剂的制备及其应用，具体过程如下：首先，通过热溶剂法制备WO3纳米片，加入乙酸、钨酸钠、油胺等前驱体，之后采用反应釜在高温的作用下使其分解为层状结构，利用丙酮洗去多余的油胺，在硝酸的强氧化作用下变为WO3纳米片；之后利用水热发合成ZnIn2S4纳米片，加入氯化锌、氯化铟和硫代乙酰胺前驱体，调节PH后共热反应，最后在一定温度下加入制备好的WO3纳米片。该方法能够成功合成WO3@ZnIn2S4体系，ZnIn2S4与WO3纳米片的组合能促进ZnIn2S4光生载流子的高效分离，提高光催化水分解制氢的效率，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。
技术研发人员：
安会琴 凌宇 洪婉玉 肖星 高甜欣 程然
受保护的技术使用者：
天津工业大学
技术研发日：
2022.12.05
技术公布日：
2023/3/24
