[發明專利]一種復合光催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210183779.6
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102671684A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 蘇文悅;付賢智;王緒緒;劉平;陳旬;吳棱;員汝勝;解泉華
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J27/236
• 分類號: B01J27/236;C01B3/04;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于新型材料制備和光催化環境污染治理以及光催化分解水制氫的技術領域，具體涉及復合光催化劑SnO_x/LaCO₃OH的制備方法和應用。

背景技術

隨著能源危機和環境污染問題的日益嚴重，人類社會的可持續發展面臨巨大挑戰，自1972年Fujishima和Honda首次在Nature上報道TiO₂可以光解水制氫以來，如何有效地利用太陽能來治理污染和開發新能源己引起世界各國的廣泛關注。近年來，半導體光催化技術因在氫能源開發和環境污染治理上的重要應用前景，而受到眾多領域科學工作者的廣泛關注，但由于傳統的TiO₂基光催化劑存在量子效率低和太陽能利用率低等缺點，制約了光催化技術的實際應用，因而新型高效光催化劑的成功開發設計是利用太陽能治理環境污染和開發氫能源的關鍵技術之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種復合光催化劑及其制備方法和應用，制備方法簡單易行、不需要復雜昂貴的設備、合成條件溫和。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:

復合光催化劑SnO_x/LaCO₃OH，是堿式碳酸鑭（LaCO₃OH）和氧化錫SnO_x（其中Sn元素呈現四價（Sn⁴⁺）和二價（Sn²⁺）兩種價態，Sn^4+/2+(SnO_x)在復合樣品中以無定形形態存在）的復合材料，Sn/La比為0.001~1；所述的復合光催化劑的化學式是SnO_x?/LaCO₃OH。制備方法的具體步驟為：

將作為碳源的尿素(CO(NH₂)₂)或氫氧化鈉和碳酸鈉的混合物（NaOH/Na₂CO₃）溶于去離子水、乙二醇或乙醇中的一種或兩種的混合溶劑中制得濃度為0.1~1?mol/L的碳源溶液；將作為鑭源的固體化合物氧化鑭、硝酸鑭或醋酸鑭中的一種溶于去離子水、乙二醇或乙醇中的一種或兩種的混合溶劑中制得濃度為0.01~0.1?mol/L的鑭源溶液；將作為錫源的固體化合物氧化亞錫或氯化亞錫溶于去離子水、乙二醇或乙醇中的一種或兩種的混合溶劑中制得濃度為0.01~0.1?mol/L的錫源溶液；在鑭源溶液中邊攪拌邊滴加碳源溶液和錫源溶液，繼續攪拌30~180分鐘，將混合溶液移入高壓反應釜中90~180℃恒溫反應12~24小時，自然冷卻至室溫，沉淀分別用水和乙醇洗滌離心數次（至離子濃度<10ppm），40~120℃干燥6~24小時研磨，得到淡黃色的復合光催化劑SnO_x/LaCO₃OH粉末，粒徑為10~50?nm；其中，碳源與鑭源的物質的量之比為1∶1～10∶1，鑭源與錫源的物質的量之比為1∶1～10∶1；攪拌是磁力攪拌，攪拌速度為400~1000?rad/min。

該復合光催化劑SnO_x/LaCO₃OH的應用是把復合光催化劑?SnO_x/LaCO₃OH應用于光催化分解水制氫和光催化降解有機污染物。

本發明的顯著優點在于：

（1）本發明首次將復合光催化劑SnO_x/LaCO₃OH應用于光催化領域，是一種新型的光解水制氫及降解有機污染物的光催化劑，能有效地進行光催化反應。

（2）本發明的制備方法簡單易行，有利于大規模的推廣。

附圖說明

圖1是本發明的Sn/La比為0.5的復合光催化劑SnO_x/LaCO₃OH的X射線衍射（XRD）圖。

圖2是本發明的Sn/La比為0.5的復合光催化劑SnO_x/LaCO₃OH的X射線光電子能譜（XPS）圖。

圖3是本發明的Sn/La比為0.5的復合光催化劑SnO_x/LaCO₃OH作為催化劑光解水制氫的情況。

圖4是本發明的Sn/La比為0.5的復合光催化劑SnO_x/LaCO₃OH作為催化劑光催化降解水中甲基橙的情況。

具體實施方式：