CaIn2S4薄膜的制備及光催化性質(zhì)的研究

王姬 張成喜

摘 要 采用水熱合成方法成功制備了具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的CaIn2S4納米薄膜樣品。對CaIn2S4納米薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌以及光吸收性質(zhì)進行了表征，實驗結(jié)果表明，利用水熱法制備的CaIn2S4納米薄膜樣品中沒有其他雜質(zhì)存在并呈現(xiàn)出網(wǎng)狀形貌。最后研究了CaIn2S4納米薄膜光催化2-naphthol性質(zhì)，結(jié)果表明CaIn2S4納米薄膜具有較好的光催化特性，是一種非常具有發(fā)展?jié)摿Φ墓獯呋牧稀?/p>

關(guān)鍵詞 納米薄膜 光催化 2-naphthol

中圖分類號：TQ426文獻標識碼：A

0引言

目前，如何處理由印刷、涂料、化妝品、紡織等工業(yè)活動中產(chǎn)生的廢水問題已經(jīng)成為了影響人類生活和生態(tài)系統(tǒng)的一個重要挑戰(zhàn)。在紡織染色的過程中會使用到大量地合成染料如偶氮染料、蒽醌染料、靛料染料、三芳甲烷染料、雜環(huán)染料等，全球15%的水污染來源于這些染料。傳統(tǒng)處理水污染的方法不容易處理這些染料污染，并且還容易造成二次污染。利用光催化反應分解水中有機污染物是一種廉價、高效的污水處理方法。

本文利用水熱法制備了具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的CaIn2S4薄膜，并對薄膜樣品的光催化2-naphthol的性質(zhì)進行研究。

1實驗

1.1 CaIn2S4薄膜的制備

依次將0.016 g Ca（NO）2，0.044 g InCl3和0.073 g L-Cysteine溶解到40 ml去離子水中，并將溶液倒入50 ml溶劑的反應釜中，放入ITO基片。將反應釜擰緊放入干燥箱中，在150癈條件下反應5 h后取出，得到CaIn2S4薄膜樣品。

1.2分析表征

利用用X射線衍射儀（丹東浩元DX-2700BH）對薄膜樣品的晶體結(jié)構(gòu)進行了測試，樣品的形貌通過掃描電子顯微鏡（SEM，S-4800）進行觀察。利用氙燈（300 W）照射測試了薄膜樣品分解有機污染物2-naphthol（3 mg/L）的性質(zhì)。

2實驗結(jié)果和討論

2.1 XRD分析

圖1是CaIn2S4薄膜的XRD圖，從圖中可以看到，除了基片ITO衍射峰外，其他的衍射峰都屬于CaIn2S4（PDF#31-0272），沒有屬于其他二元硫化物的衍射峰出現(xiàn)，說明利用水熱方法制備除了純凈的CaIn2S4薄膜。

2.2 SEM分析

圖2所示為CaIn2S4薄膜樣品的SEM圖。從正面圖a中可以看到，利用水熱法制備的CaIn2S4形成了納米片形貌，納米片穿插在一起形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的CaIn2S4薄膜。從圖b中可以看到CaIn2S4納米片垂直生長在了ITO的表明，薄膜的厚度約為1.3 m。

2.3光催化2-naphthol污染物研究

圖3為2-naphthol溶液濃度隨光催化時間的變化曲線圖。從圖中可以清楚的看到隨著光催化反應時間的增加，2-naphthol溶液的濃度下降明顯。當光催化時間達到2h時，2-naphthol溶液的溶度下降到原來的25%左右。實驗結(jié)果表明，利用水熱方法制備的CaIn2S4薄膜具有良好的光催化性質(zhì)，是一種非常具有光催化應用潛力的半導體材料。

3結(jié)論

本文利用水熱方法在ITO基片的表面制備了CaIn2S4薄膜，并對薄膜樣品的晶體結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征，結(jié)果表明制備的CaIn2S4薄膜中沒有其他雜質(zhì)存在，并且薄膜具有網(wǎng)狀的納米結(jié)構(gòu)。之后研究了CaIn2S4薄膜的光催化特性，研究表明，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的CaIn2S4薄膜對于有機污染物2-naphthol具有很好的光催化分解特性。當光催化反應時間為2h時，2-naphthol溶液濃度降到了原來的25%左右。這說明CaIn2S4薄膜具有很好的光催化特性，是一種具有光催化應用潛力的半導體材料，為新型光催化材料的制備提供了借鑒和參考。

致謝：

感謝渤海大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院以及全國大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目對本工作的支持。

參考文獻

[1] Kumar，S.&T.Malik&D.Sharma&A.K.Ganguli.NaNbO3/MoS2 and NaNbO3/BiVO4 Core-Shell Nanostructures for Photoelectrochemical Hydrogen Generation[J].ACS Appl.Nano Mater，2019（02）：2651-2662.

[2] M.Grtzel.Photoelectrochemical cells[J].Nature，2001（414）：338-344.

[3] Chen，X.&S.Shen&L.Guo&S.S.Mao.Semiconductor-based photocatalytic hydrogen generation[J].Chem.Rev，2010（110）：6503-6570.

[4] Natarajan，T.S.&M.Thomas&K.Natarajan&H.C.Bajaj&R.J.Tayade.Study on UV LED/TiO2 Process for Degradation of Rhodamine B Dye[J].Chem.Eng.J，2011（169）：126-134.