Preparation of Zn$^{2+}$-doped CuS hollow spheres by one-step synthesis and its photocatalytic performance in visible light

В настоящее время фотокаталитические технологии очистки воды широко используются в зеленой энергетике и характеризуются высоким прикладным значением. Актуальным направлением в этой области является получение эффективных фотокатализаторов с помощью простых и экологически чистых способов. В этом исследовании предложен технологически простой, недорогой и экологически чистый метод получения CuS сфер легированных Zn$^{2+}$. Отличительной чертой данного метода является его одностадийность и низкая температура синтеза, позволяющая получить фотокализатор на основе CuS сфер с равномерно распределенными Zn$^{2+}$ ионами. Морфология, структура и химический состав полученных продуктов исследованы растровой электронной и просвечивающей микроскопией, а также методами рентгеноструктурного анализа. Установлено, что введение Zn$^{2+}$ в CuS приводит к образованию ловушек носителей заряда, которые ускоряют перенос электронов на поверхность катализатора, что значительно увеличивает скорость отклика на облучение видимым светом, но при этом снижается скорость рекомбинации электронно-дырочных пар. С учетом большой удельной поверхности CuS сфер происходит рост количества поверхностно-активных адсорбирующих центров, что увеличивает эффективность фотокатализа. Установлено, что введение Zn$^{2+}$ в CuS приводит к увеличению скорости катализа до 0,04736 мин$^{-1}$, что в 12 раз больше, в сравнении с нелегированным CuS.