[發明專利]對可見光敏感的光催化劑、其制法及含其的分解池和系統

有效

• 申請號: 201310051521.5
• 申請日: 2013-02-17
• 公開（公告）號: CN103372431B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 金泰坤;任承宰;金泰亨;李晶姬
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66;C25B1/04;C02F1/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 金擬粲

相關申請的交叉引用

本申請要求2012年4月25日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2012-0043477號的權益，其公開內容通過引用全部引入本文。

技術領域

本公開涉及對可見光敏感的光催化劑(可見光敏感性光催化劑，visible light sensitive photocatalyst)，并且更具體地，涉及能夠分解水的對可見光敏感的光催化劑，生產所述對可見光敏感的光催化劑的方法，以及各自包括該對可見光敏感的光催化劑的電化學水分解池(單元，cell)和有機材料分解系統。

背景技術

當光催化劑接收具有等于或大于帶隙能量的能級的光時，電子從價帶激發到導帶，且因此，電子被置于導帶中并且在價帶中形成空穴。電子和空穴可擴散至光催化劑的表面并參與氧化和還原反應。

光催化用于使用太陽能直接分解水以產生氫，氫是可供選擇的下一代能源。光催化還可用于分解揮發性有機化合物(VOC)、令人不愉快的氣味、廢水、可分解的難熔性污染材料和環境激素，以及可用于滅殺微生物和細菌。因此，在室溫下僅使用太陽能的光催化劑技術對于生產氫和對于清潔環境是有用的，并且由于用作解決環境問題的有力方法而受到關注。

二氧化鈦(TiO₂)在商業上用作光催化劑，并且具有優異的有機材料和水分解特性。然而，TiO₂包括僅響應于占太陽光的約4%的紫外光的光催化。因此，為了有效地使用光催化劑技術，存在開發有效地使用占太陽光的約43%的可見光的具有高的可見光活性的光催化劑材料的需要。

發明內容

提供對可見光敏感的光催化劑，其具有高的可見光吸收，使電荷傳輸損失最小化，并且能夠分解水。

提供生產所述對可見光敏感的光催化劑的方法。

提供各自包括所述對可見光敏感的光催化劑的電化學水分解池和有機材料分解系統。

另外的方面將部分地在下面的描述中闡述，并且，部分地將從所述描述明晰，或可通過所給出的實施方案的實施而學到。

根據本發明的一個方面，對可見光敏感的光催化劑包括通過異質結(heterojunction)結合的至少兩種金屬氧化物的復合物，其中各金屬氧化物包括具有nd¹⁰的電子排布的金屬，其中n是3、4或5，其中所述金屬之間的鍵具有小于所述金屬之間的范德華距離的長度，其中所述復合物具有范圍從約1.0到約2.5eV的帶隙能量。

所述對可見光敏感的光催化劑可為通過異質結結合的由下式1表示的金屬氧化物和由下式2表示的金屬氧化物的復合物：

<式1>

M1_m(Si_aA_1-a)_bO_c

其中，在式1中，M1是Cu、Ag或Au，A是Ge或Sn，1.5≤m≤2.5，0≤a≤1，0.7≤b≤1.3和2.7≤c≤3.3，

<式2>

M1_n{(Si_dA_1-d)O_e}_fC1_g

其中，在式2中，M1是Cu、Ag或Au，A是Ge或Sn，C1是金屬鹽(M1C1)的陰離子，例如，NO₃^-、F^-、Cl^-、Br^-或I^-陰離子，8≤n≤10，0≤d≤1，3.5≤e≤4.5，1.5≤f≤2.5和0.5≤g≤1.5。

式1的金屬氧化物可為Ag₂SiO₃，和式2的金屬氧化物可為Ag₉{(Si_xGe_1-x)O₄}₂NO₃其中0≤x≤1。

根據本發明的另一個方面，制備對可見光敏感的光催化劑的方法包括：混合由下式3表示的金屬氧化物與具有nd¹⁰的電子排布的11族金屬(M1)的金屬鹽(M1C1)以形成混合物，其中n是3、4或5：

<式3>

M2_p(Si_qA_1-q)_rO_s