本發(fā)明屬于高附加值化學品、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：

1、過氧化氫(h2o2)作為世界上最重要的100種化學物質(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注，廣泛應用于化工、醫(yī)療、能源、環(huán)境等領域。h2o2因其活性氧含量高，反應物(通常使用h2o和o2)安全，是一種高效、綠色的環(huán)境修復氧化劑。在受污染含水層的生物修復中，它通常作為氧源的補充，在高級氧化過程(aops)中作為氧化劑，可通過fenton反應或紫外線輻射產(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)的特點而受到廣泛關注。傳統(tǒng)的雙相光催化體系通常采用懸浮粉末光催化劑進行光催化生產(chǎn)h2o2。然而，由于o2在溶液中的溶解度有限，導致光催化劑對o2反應物的可及性不足。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的效率，不利于實際應用。

3、面對這些問題，許多學者采用不同的基底材料，與光催化劑相結(jié)合，衍生出了負載型光催化反應器。負載型平板反應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-固三相界面的構建引起了人們的廣泛關注，并已被證明是一種有效的策略，可以促進氣態(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，從而增強了整個光催化反應動力學。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，可重復性強等優(yōu)點，將是一種十分有效的用于生產(chǎn)h2o2的策略。

技術實現(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個小時；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個小時，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，進一步攪拌0.5小時；將得到的溶液轉(zhuǎn)移到反應釜中水熱反應，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24個小時；離心并用水和乙醇洗滌4次后，在60℃下干燥12小時，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、進一步的，上述的制備方法，步驟2)中，所述的水熱反應條件為180℃保持24小時。

12、進一步的，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中的應用。

16、進一步的，上述的應用，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行催化反應。

17、更進一步的，上述的應用方法，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，進一步提高光響應，抑制光生電子空穴對的復合，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，可重復性強。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。

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，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、良好的導電性、催化活性高的特點，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，能夠應用于光催化制備過氧化氫以及降解有機物等領域。

技術特征：

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，所述的水熱反應條件為180℃保持24小時。

5.根據(jù)權利要求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.權利要求1-7中任意一項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中的應用。

9.根據(jù)權利要求8所述的應用，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行催化反應。

10.據(jù)權利要求9所述的應用，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。

技術總結(jié)
本發(fā)明屬于高附加值化學品、催化劑生產(chǎn)技術領域，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;]的沉淀反應制備In?Co?PBA納米立方，通過一步陰離子交換反應得到In<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;，通過原位聚合反應在In<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;表面負載聚多巴胺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)量達到4.6mmol/g。本發(fā)明具有簡便、高效、成本低的特點，能夠應用于光催化生產(chǎn)H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;。

技術研發(fā)人員：張蕾,馮晨曦
受保護的技術使用者：遼寧大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6