本發(fā)明屬于高附加值化學(xué)品、催化劑生產(chǎn)，具體涉及一種用于生產(chǎn)h2o2的in2s3@pda/sa/pdms/ms三相整體式光催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

1、過氧化氫(h2o2)作為世界上最重要的100種化學(xué)物質(zhì)之一，自1818年由德納爾(thenard)首次合成以來，越來越受到人們的關(guān)注，廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)療、能源、環(huán)境等領(lǐng)域。h2o2因其活性氧含量高，反應(yīng)物(通常使用h2o和o2)安全，是一種高效、綠色的環(huán)境修復(fù)氧化劑。在受污染含水層的生物修復(fù)中，它通常作為氧源的補(bǔ)充，在高級氧化過程(aops)中作為氧化劑，可通過fenton反應(yīng)或紫外線輻射產(chǎn)生·oh。h2o2也用于水消毒，不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，優(yōu)于傳統(tǒng)化學(xué)消毒劑如氯、臭氧、氯胺、二氧化氯等會產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物。

2、太陽能驅(qū)動光催化是利用光能和光催化劑生產(chǎn)h2o2的一種很有前途的途徑，因其可持續(xù)的特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的雙相光催化體系通常采用懸浮粉末光催化劑進(jìn)行光催化生產(chǎn)h2o2。然而，由于o2在溶液中的溶解度有限，導(dǎo)致光催化劑對o2反應(yīng)物的可及性不足。并且，傳統(tǒng)的雙相光催化系統(tǒng)通常還存在其他問題，如回收困難、結(jié)塊和光利用率有限這些問題制約了氣體參與光催化反應(yīng)的效率，不利于實(shí)際應(yīng)用。

3、面對這些問題，許多學(xué)者采用不同的基底材料，與光催化劑相結(jié)合，衍生出了負(fù)載型光催化反應(yīng)器。負(fù)載型平板反應(yīng)器可以避免光催化劑發(fā)生沉降，也可以避免粉末催化劑復(fù)雜的回收過程。但是o2的可及性差問題沒有得到解決。因此，近年來，氣-液-固三相界面的構(gòu)建引起了人們的廣泛關(guān)注，并已被證明是一種有效的策略，可以促進(jìn)氣態(tài)o2向光催化劑的傳遞，從而提高光催化性能。更高濃度的氧可以在三相界面上與光催化劑產(chǎn)生的電子和來自水中的質(zhì)子緊密接觸，從而增強(qiáng)了整個(gè)光催化反應(yīng)動力學(xué)。三相界面的光催化系統(tǒng)一般還具有易于回收，穩(wěn)定性高，可重復(fù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，將是一種十分有效的用于生產(chǎn)h2o2的策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一是提供一種具有較高的光響應(yīng)并能有效分離光生電子和空穴的in2s3@pda/sa/pdms/ms三相(氣-液-固)整體式光催化劑的制備方法。

2、本發(fā)明的目的之二是提供一種利用in2s3@pda/sa/pdms/ms三相(氣-液-固)整體式光催化劑制備h2o2的方法。

3、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

4、一種in2s3@pda/sa/pdms/ms三相整體式光催化劑的制備方法，包括如下步驟：

5、1)將incl3溶解于去離子水中，持續(xù)攪拌至固體完全消失，然后加入na3c6h5o7·2h2o形成a溶液；將k3co(cn)6溶解于去離子水中形成b溶液；然后將b溶液倒入a溶液中磁力攪拌使其完全混合；混合溶液在室溫下不間斷陳化18個(gè)小時(shí)；收集白色沉淀物，8000rpm離心2分鐘，用乙醇和去離子水洗滌3次，60℃干燥12個(gè)小時(shí)，獲得in-co?pba納米立方體；

6、2)將步驟1)得到的in-co?pba納米立方體分散到無水乙醇中攪拌形成均勻溶液，加入硫脲，進(jìn)一步攪拌0.5小時(shí)；將得到的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中水熱反應(yīng)，用去離子水和乙醇洗滌黃色沉淀物，然后在60℃真空干燥，獲得in2s3納米花；

7、3)將步驟2)得到的in2s3納米花分散在tris-hcl水溶液中，其中溶解有鹽酸多巴胺；然后，將懸浮液在25℃下攪拌反應(yīng)24個(gè)小時(shí)；離心并用水和乙醇洗滌4次后，在60℃下干燥12小時(shí)，得到in2s3@pda產(chǎn)物；

8、4)將步驟3)得到的in2s3@pda超聲分散至水中5min，然后加入海藻酸鈉sa，進(jìn)一步超聲至均勻，得到in2s3@pda與sa的混合水凝膠前體in2s3@pda/sa；將清洗的ms浸泡在pdms的正己烷溶液中，室溫干燥后得到疏水改性的pdms/ms；將in2s3@pda/sa均勻地涂覆在pdms/ms的頂層，并在cacl2溶液中浸泡一夜，使水凝膠前體充分交聯(lián)，清洗后得到in2s3@pda/sa/pdms/ms三相整體式光催化劑。

9、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟1)中，按質(zhì)量比，incl3：na3c6h5o7·2h2o：k3co(cn)6為177:220:133。

10、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟2)中，按質(zhì)量比，in-co?pba：硫脲為2:9。

11、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟2)中，所述的水熱反應(yīng)條件為180℃保持24小時(shí)。

12、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟3)中，按質(zhì)量比，in2s3：鹽酸多巴胺為20:3。

13、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟4)中，按質(zhì)量比，in2s3@pda：sa為2:15。

14、進(jìn)一步的，上述的制備方法，步驟4)中，cacl2溶液的濃度為3wt％。

15、上述任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的in2s3@pda/sa/pdms/ms三相整體式光催化劑在光催化制備h2o2中的應(yīng)用。

16、進(jìn)一步的，上述的應(yīng)用，方法如下：將in2s3@pda/sa/pdms/ms三相整體式光催化劑浮在中性水溶液上，不添加犧牲劑，將涂覆in2s3@pda/sa的一側(cè)接觸水相，另一側(cè)暴露于o2中，在環(huán)境溫度25℃的條件下，模擬太陽光照射下進(jìn)行催化反應(yīng)。

17、更進(jìn)一步的，上述的應(yīng)用方法，所述的模擬太陽光照射為采用300w氙燈作為光源，氙燈λ≥420nm。

18、本發(fā)明的有益效果是：

19、1、本發(fā)明通過離子交換法合成三維花狀in2s3@pda光催化劑，進(jìn)一步提高光響應(yīng)，抑制光生電子空穴對的復(fù)合，提高電子空穴的利用率，提高光催化活性。

20、2、本發(fā)明使用in2s3@pda制備的in2s3@pda/sa/pdms/ms三相(氣-液-固)整體式光催化劑，通過疏水性處理構(gòu)建氣-液-固三相界面，解決氧氣溶解度差和傳質(zhì)阻力高等問題，易于回收，穩(wěn)定性高，可重復(fù)性強(qiáng)。在可見光照射下，在90min內(nèi)整體式催化劑生產(chǎn)h2o2的產(chǎn)量達(dá)到4.6mmol/g，為生產(chǎn)h2o2提供了綠色的合成路線和可持續(xù)技術(shù)。

21、3、本發(fā)明具有簡便、高效、成本低、對可見光吸收度高的特點(diǎn)，in2s3@pda/sa/pdms/ms三相(氣-液-固)整體式光催化劑具有帶隙窄、比表面積大、良好的導(dǎo)電性、催化活性高的特點(diǎn)，且有良好的可見光吸收性能和良好的穩(wěn)定性，光生電子空穴對分離效率高，界面電荷傳輸效率快，光催化制備h2o2產(chǎn)量高，能夠應(yīng)用于光催化制備過氧化氫以及降解有機(jī)物等領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種in2s3@pda/sa/pdms/ms三相整體式光催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中，按質(zhì)量比，incl3：na3c6h5o7·2h2o：k3co(cn)6為177:220:133。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，按質(zhì)量比，in-co?pba：硫脲為2:9。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述的水熱反應(yīng)條件為180℃保持24小時(shí)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，按質(zhì)量比，in2s3：鹽酸多巴胺為20:3。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中，按質(zhì)量比，in2s3@pda：sa為2:15。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中，cacl2溶液的濃度為3wt％。

8.權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的in2s3@pda/sa/pdms/ms三相整體式光催化劑在光催化制備h2o2中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，方法如下：將in2s3@pda/sa/pdms/ms三相整體式光催化劑浮在中性水溶液上，不添加犧牲劑，將涂覆in2s3@pda/sa的一側(cè)接觸水相，另一側(cè)暴露于o2中，在環(huán)境溫度25℃的條件下，模擬太陽光照射下進(jìn)行催化反應(yīng)。

10.據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的模擬太陽光照射為采用300w氙燈作為光源，氙燈λ≥420nm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于高附加值化學(xué)品、催化劑生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于生產(chǎn)H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;的In<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;@PDA/SA/PDMS/MS三相整體式光催化劑的制備方法。制備方法如下：通過InCl<subgt;3</subgt;和K<subgt;3</subgt;[Co(CN)<subgt;6</subgt;]的沉淀反應(yīng)制備In?Co?PBA納米立方，通過一步陰離子交換反應(yīng)得到In<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;，通過原位聚合反應(yīng)在In<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;表面負(fù)載聚多巴胺PDA合成In<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;@PDA光催化劑，通過In<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;@PDA與海藻酸鈉SA水凝膠混合，負(fù)載到PDMS改性的三聚氰胺海綿MS上獲得In<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;@PDA/SA/PDMS/MS三相(氣?液?固)整體式光催化劑。在可見光照射下，在90min內(nèi)整體式催化劑生產(chǎn)H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;的產(chǎn)量達(dá)到4.6mmol/g。本發(fā)明具有簡便、高效、成本低的特點(diǎn)，能夠應(yīng)用于光催化生產(chǎn)H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;。

技術(shù)研發(fā)人員：張蕾,馮晨曦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6