CaIn2S4薄膜的制备及光催化性质的研究

王姬 张成喜

摘 要 采用水熱合成方法成功制备了具有网状结构的CaIn2S4纳米薄膜样品。对CaIn2S4纳米薄膜的结构、形貌以及光吸收性质进行了表征，实验结果表明，利用水热法制备的CaIn2S4纳米薄膜样品中没有其他杂质存在并呈现出网状形貌。最后研究了CaIn2S4纳米薄膜光催化2-naphthol性质，结果表明CaIn2S4纳米薄膜具有较好的光催化特性，是一种非常具有发展潜力的光催化材料。

关键词 纳米薄膜 光催化 2-naphthol

中图分类号：TQ426文献标识码：A

0引言

目前，如何处理由印刷、涂料、化妆品、纺织等工业活动中产生的废水问题已经成为了影响人类生活和生态系统的一个重要挑战。在纺织染色的过程中会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、杂环染料等，全球15%的水污染来源于这些染料。传统处理水污染的方法不容易处理这些染料污染，并且还容易造成二次污染。利用光催化反应分解水中有机污染物是一种廉价、高效的污水处理方法。

本文利用水热法制备了具有网状结构的CaIn2S4薄膜，并对薄膜样品的光催化2-naphthol的性质进行研究。

1实验

1.1 CaIn2S4薄膜的制备

依次将0.016 g Ca（NO）2，0.044 g InCl3和0.073 g L-Cysteine溶解到40 ml去离子水中，并将溶液倒入50 ml溶剂的反应釜中，放入ITO基片。将反应釜拧紧放入干燥箱中，在150癈条件下反应5 h后取出，得到CaIn2S4薄膜样品。

1.2分析表征

利用用X射线衍射仪（丹东浩元DX-2700BH）对薄膜样品的晶体结构进行了测试，样品的形貌通过扫描电子显微镜（SEM，S-4800）进行观察。利用氙灯（300 W）照射测试了薄膜样品分解有机污染物2-naphthol（3 mg/L）的性质。

2实验结果和讨论

2.1 XRD分析

图1是CaIn2S4薄膜的XRD图，从图中可以看到，除了基片ITO衍射峰外，其他的衍射峰都属于CaIn2S4（PDF#31-0272），没有属于其他二元硫化物的衍射峰出现，说明利用水热方法制备除了纯净的CaIn2S4薄膜。

2.2 SEM分析

图2所示为CaIn2S4薄膜样品的SEM图。从正面图a中可以看到，利用水热法制备的CaIn2S4形成了纳米片形貌，纳米片穿插在一起形成了网状结构的CaIn2S4薄膜。从图b中可以看到CaIn2S4纳米片垂直生长在了ITO的表明，薄膜的厚度约为1.3 m。

2.3光催化2-naphthol污染物研究

图3为2-naphthol溶液浓度随光催化时间的变化曲线图。从图中可以清楚的看到随着光催化反应时间的增加，2-naphthol溶液的浓度下降明显。当光催化时间达到2h时，2-naphthol溶液的溶度下降到原来的25%左右。实验结果表明，利用水热方法制备的CaIn2S4薄膜具有良好的光催化性质，是一种非常具有光催化应用潜力的半导体材料。

3结论

本文利用水热方法在ITO基片的表面制备了CaIn2S4薄膜，并对薄膜样品的晶体结构和形貌进行了表征，结果表明制备的CaIn2S4薄膜中没有其他杂质存在，并且薄膜具有网状的纳米结构。之后研究了CaIn2S4薄膜的光催化特性，研究表明，具有网状结构的CaIn2S4薄膜对于有机污染物2-naphthol具有很好的光催化分解特性。当光催化反应时间为2h时，2-naphthol溶液浓度降到了原来的25%左右。这说明CaIn2S4薄膜具有很好的光催化特性，是一种具有光催化应用潜力的半导体材料，为新型光催化材料的制备提供了借鉴和参考。

致谢：

感谢渤海大学创新创业学院以及全国大学生创新创业项目对本工作的支持。

参考文献

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