ZnIn2S4/SnS2 3D异质结的制备及其在可见光下高效还原Cr(Ⅵ)的应用(英文)

作者：潘静文; 关中杰^*; 杨建军; 李秋叶^*

来源：Chinese Journal of Catalysis, 2020, 41(01): 224-235.

• ZnIn2S4/SnS2三维异质结
• 光催化还原Cr(Ⅵ)
• 可见光响应
• 电荷分离
• 光催化稳定性

随着印染、纺织和镀铬等行业的不断发展,含有六价铬(Cr(Ⅵ))工业废水的大量排放造成严重的环境污染,威胁着人类健康.在过去的几十年中,废水中Cr(Ⅵ)去除的方法有很多,其中包括离子交换、膜分离、化学沉淀和吸附等.然而,这些传统的方法存在成本高、能耗高、效率低或者去除不彻底等缺点,阻碍了其广泛应用.在此背景下,光催化还原作为一种高效、绿色、有应用前景的Cr(Ⅵ)废水处理方法,受到越来越多科学家的关注.开发高效可见光响应光催化剂是实现光催化还原Cr(Ⅵ)应用的关键.ZnIn2S4是一种三元硫化物半导体材料,具有较强可见光吸收能力.但纯ZnIn2S4光生载流子复合严重以及可见光响应范围较窄导致其光催化性能较低.为了解决这一问题,构建异质结是一种常见的有效方法.SnS2具有合适的带隙(～2.2 eV),价格低廉,无毒且可见光吸收能力强.因此,构建ZnIn2S4/SnS2异质结有望实现高效可见光催化还原Cr(Ⅵ).本文通过简单的水热法成功制备了ZnIn2S4/SnS2三维(3D)异质结,并在可见光照射下对催化剂还原Cr(Ⅵ)性能进行了评价.实验结果显示, ZnIn2S4/SnS23D异质结光催化活性随着SnS2含量增加呈现先增加后减少的趋势.当SnS2与Zn In2S4的质量比为1:10时, ZnIn2S4/SnS23D异质结催化还原Cr(Ⅵ)效率最高.可见光照射下反应70 min, Cr(Ⅵ)(50 mg/L)的还原效率达到100%,远高于纯ZnIn2S4和SnS2.荧光光谱分析(PL)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)显示,光生载流子分离效率和光吸收效率的增强是还原Cr(Ⅵ)性能增加的两个原因.此外,经过三个周期的循环实验, ZnIn2S4/SnS23D异质结催化还原Cr(Ⅵ)效率没有明显降低,表现出较好的光催化稳定性.

• 单位
  河南大学