[發明專利]鋼渣基膠凝材料-氧化鋅半導體復合催化劑及在太陽能光催化分解水制氫中的應用

有效

• 申請號: 201210166581.7
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102688764A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 張耀君;劉禮才;王丙麗;倪路路;王亞超;柴倩;景東升;古曉澤;劉佩瑤
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;C01B3/04
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于復合催化劑的制備及其在新能源領域中的應用，具體涉及一種鋼渣基膠凝材料-氧化鋅半導體復合催化劑的制備及其在太陽能光催化分解水制備氫氣中的應用。?

背景技術

近年來，化石能源的短缺已催生了世界各國對于可再生能源的研發。氫能以清潔燃燒，無三廢排放，綠色環保，可再生無污染等優秀品質而成為新能源研究的熱點。目前，氫的主要來源是水的電解和化石燃料，由于氫的制備成本昂貴，氫只能作為一種化工原料使用，故此，研發廉價的制氫方法是化石能源經濟向氫能經濟轉變的關鍵所在，利用太陽能光催化分解水制氫是實現這一轉變的主要途徑之一^[1]。自從1972年Fujishima^[2]報道了電化學光解水制氫以來，人們對TiO₂光催化劑進行了大量研究，為了改善光催化劑的活性，有關CdS-TiO₂^[3]，CdS-ZnS^[4]，CdS-HMS^[5]等復合光催化劑的制備有諸多報道。?

我國是一個鋼鐵大國，2010年我國粗鋼產量為6.2665億噸，約占世界鋼產量的44.3%^[6]，每生產1噸粗鋼，就會產生15%-20%的鋼渣，僅2010年我國排放的鋼渣超過1億噸，當前，國內煉鋼廠堆積的鋼渣總量超過2億噸，占地1萬多畝，而且每年仍以3000多萬噸的數量增長^[7]。鋼渣的長期放置，不僅占用大量的良田，破壞生態；而且長期日曬雨淋還會造成嚴重的環境污染。目前鋼渣主要用于道路工程、建筑回填、煉鋼熔劑、用于水泥或混凝土摻合料以及作為吸附劑用于污水處理等領域,其綜合利用率為50%左右^[2]，其中絕?大部分主要用于筑路和回填。?

鋼渣亦可作為吸附劑用于吸附廢水中的染料分子，鋼渣因其表面帶有負電荷而容易吸附陽離子染料，對陰離子染料的吸附效果差^[8-12]，因此，鋼渣作為吸附劑對廢水染料的吸附具有一定的局限性。因此，如何規模化、無二次污染、高附加值資源化利用鋼渣是鋼渣利用面臨的難題。?

申請人通過查閱大量的專利及文獻資料，沒有發現有關鋼渣基無機聚合物膠凝材料-氧化物半導體復合催化劑的制備以及將該催化劑用于太陽能光催化分解水制備氫氣的文獻及專利報導。?

以下是發明人給出的參考文獻：?

[1]M.Ni,M.K.H.Leung,D.Y.C.Leung,K.Sumathy，A?review?and?recent?developments?in?photocatalytic?water-splitting?using?TiO2for?hydrogen?production,Renewable?and?Sustainable?Energy?Reviews,11(2007)401–425。?

[2]A.Fujishima,K.Honda,Electrochemical?photolysis?of?water?at?a?semiconductor?electrode.Nature,238(1972)37–38。?

[3]W.W.So,K.J.Kim,S.J.Moon,Photo-production?of?hydrogen?over?the?CdS-TiO2nano-composite?particulate?films?treated?with?TiCl4.Int?J?Hydrogen?Energy,29(2004)229-234。?

[4]C.Xing,Y.Zhang,,W.Yan,Band?structure-controlled?solid?solution?of?Cd1-xZnxS?photocatalyst?for?hydrogen?production?by?water?splitting,International?Journal?of?Hydrogen?Energy,31(2006)2018-2024。?

[5]Y.J.Zhang,L.Zhang,S.Li,Synthesis?of?Al-substituted?mesoporous?silica?coupled?with?CdS?nanoparticles?for?photocatalytic?generation?of?hydrogen,International?Journal?of?Hydrogen?Energy,35(2010)438-444。?