【摘 要】
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在现代社会中,能源危机、水资源污染、环境恶化等问题逐渐引起了人们对环境的重视。工业废水中的有色杂质是水资源污染的主要原因,包括亚甲基蓝、甲基橙、抗生素等难以降解的有机污染物,严重危害了水生生物和人类的健康。所以,我们需要研发一种环保、低价、有效的有机污染物处理方法。半导体光催化作为一种环保技术,在去除废水中的有机污染物方面得到了广泛的应用。四硫化二铟合锌（ZnIn2S4）作为一种低毒性和有合适带隙
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在现代社会中,能源危机、水资源污染、环境恶化等问题逐渐引起了人们对环境的重视。工业废水中的有色杂质是水资源污染的主要原因,包括亚甲基蓝、甲基橙、抗生素等难以降解的有机污染物,严重危害了水生生物和人类的健康。所以,我们需要研发一种环保、低价、有效的有机污染物处理方法。半导体光催化作为一种环保技术,在去除废水中的有机污染物方面得到了广泛的应用。四硫化二铟合锌（ZnIn2S4）作为一种低毒性和有合适带隙的三元硫化物而被研究。石墨相氮化碳（g-C3N4）容易制备,并且具有和ZnIn2S4相匹配的带隙而被选择。但是,纯的ZnIn2S4和g-C3N4通常存在载流子快速复合、电荷迁移能力差、可见光吸收不足等缺点。这些限制导致了载流子寿命相对较短、量子产率低、太阳能转换效率低。为了合成高效的光催化剂,本文在合成异质结的基础上,通过金属和非金属掺杂来提高光催化活性。用溶胶-凝胶法和固相法制备了B掺杂g-C3N4/ZnIn2S4,Mo、N单掺杂以及（Mo,N）共掺杂ZnIn2S4/g-C3N4复合材料,并研究它们的光学、光电化学和电荷转移机理等光催化性质。B掺杂g-C3N4/ZnIn2S4可以扩大光学吸收范围、降低能带宽度。通过光学研究得到,B掺杂g-C3N4/ZnIn2S4能使两个物质紧密接触、缩短了电荷转移路径。并且光电结果表明,B掺杂g-C3N4/ZnIn2S4的光电流强度变大、有较小的电化学阻抗,抑制了载流子的复合。500 W的氙灯辐照亚甲基蓝溶液120 min后,5%B掺杂g-C3N4/ZnIn2S4纳米材料的降解效率高达90%,比B掺杂g-C3N4的效率提高了14%。制备的Mo,N（共）掺杂ZnIn2S4/g-C3N4纳米片的研究表明,异质结构和共掺杂可以明显延长光吸收边,拥有大量的活性位点。除此之外,电化学站测试以及光致发光光谱研究说明,（Mo,N）共掺杂ZnIn2S4/g-C3N4大大的提高了光生电子空穴对的分离和转移,并在（Mo,N）共掺杂ZnIn2S4/g-C3N4中形成了Z型电荷转移机制。在异质结的内建电场和（Mo,N）共掺杂的强烈协同作用下,优化后的（0.35%Mo,2.4%N）共掺杂ZnIn2S4/g-C3N4异质结有出色的光催化活性以及对亚甲基蓝降解的光催化稳定性。光照120 min后,降解率达到97%,分别是ZnIn2S4/g-C3N4异质结以及纯的ZnIn2S4的1.3和2.6倍。掺杂和Z型异质结电荷转移的协同策略为提高光催化活性提供了一种简便易行的途径,并且二维纳米片的设计促进了光催化剂降解污染物的研究进展。
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