[發明專利]具有可見光光催化活性的染料敏化雜多酸催化劑的制備方法和用途

無效

• 申請號: 201110256795.9
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102962101A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 尤陽立軍;高水英;曹榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: B01J31/34
• 分類號: B01J31/34;B01J37/03;C02F1/30
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技術領域

本發明涉及一種由雜多酸-硫堇構筑的光催化劑，尤其涉及一種在可見光范圍內具有高催化活性的染料敏化雜多酸催化劑。

背景技術

????隨著人類社會的發展，水資源污染問題日益嚴重，污染物包括諸如農藥、重金屬離子和有機染料等。目前，作為主要污染問題之一的有機染料污染水資源問題越來越受到人們的關注。80年代以來，光催化降解染料技術為人們處理染料污染水資源問題提供了一個很好的途徑。過去的大量研究集中在紫外光光催化降解染料方面，尤其是二氧化鈦的光催化降解染料性能倍受關注。雜多酸是一種具有和二氧化鈦相似能帶結構的材料，能夠和二氧化鈦一樣在紫外光的激發下降解有機染料。而太陽光中紫外光只占5%，43%的可見光未被雜多酸利用。另外，雜多酸極易溶于水的特點限制了其重復利用。因而設計一種新型雜多酸類光催化材料解決雜多酸只能在紫外區具有催化降解染料以及其易溶于水的問題具有重要意義。

用在可見光區具有較大吸收的化合物敏化雜多酸，使雜多酸能夠被可見光激發，從而來進行染料催化降解的方法存在可行性，利用硫瑾作為敏化劑來敏化雜多酸是可行的思路之一。目前報道的一種制備雜多酸-硫瑾自組裝薄膜的方法：專利號200810071457.6,利用層層自組裝的方法制備雜多酸-硫瑾薄膜材料。而以化學共沉淀的方法制備染料敏化雜多酸光催化材料未見報道，該方法是一種制備易于和催化體系分離的染料敏化雜多酸催化劑的簡單可靠的方法。

發明內容

本發明的目的在于發現一種染料敏化雜多酸光催化劑的簡單可靠的制備方法。

本發明采用的有機染料敏化劑為硫堇（Thionine,?簡寫為TH），其結構式如下：

本發明采用化學共沉淀法制備了染料敏化雜多酸光催化劑，該催化劑由雜多酸陰離子MX₁₂O₄₀^(8-m)-?(M=P，Co，B，Si，As，Ge；X=W，Mo；m為金屬離子M的電荷數)和硫瑾構成。

本發明采用化學共沉淀法制備硫瑾敏化的雜多酸催化劑。通過將MX₁₂O₄₀^(8-m)-?(M=P，Co，B，Si，As，Ge；X=W，Mo；m為金屬離子M的電荷數)和硫瑾以物質的量比為1：3反應，在常溫下攪拌得到。

本發明制備的染料敏化雜多酸催化劑用于降解有機染料，尤其可以用于降解甲基橙、玫瑰紅或與其具有相同生色團的有機染料。

本發明是首次用化學共沉淀法制備了具有可見光光催化活性的染料敏化雜多酸催化劑。它將雜多酸的激發從紫外光區拓展到了可見光區，所制備的材料不溶于水，易于與催化體系分離，能重復利用。本發明制備的具有可見光光催化活性的染料敏化雜多酸材料對于甲基橙、玫瑰紅等有機染料具有很高的催化降解作用，本發明在處理有機染料廢水方面具有廣泛的應用前景。

具體實施方式

實施例?1：染料敏化H₃PW₁₂O₄₀光催化劑的制備

按照硫瑾與H₃PW₁₂O₄₀的物質的量比為3：1，將0.1mM/ml的硫瑾水溶液緩慢滴加到0.1mM/ml的H₃PW₁₂O₄₀的水溶液中，將混合溶液在室溫下攪拌反應5小時，得到深紫色沉淀。離心分離后，用蒸餾水洗滌沉淀至清液無色，50℃烘箱中干燥5小時，即得到染料敏化H₃PW₁₂O₄₀光催化劑。

染料敏化的H₃PW₁₂O₄₀催化劑的固體紫外可見漫反射光譜表征在美國PerkinElmer公司生產的Lambda-900型的紫外可見光譜儀上進行。紫外可見漫反射光譜表明，染料敏化后的催化劑在可見光區400-800nm具有較大吸收。

實施例?2：染料敏化H₃PW₁₂O₄₀光催化劑可見光下光催化降解甲基橙（MO）