[發明專利]多孔納米結構的鈰鈮銻基復合顆粒光催化劑、制備及應用

有效

• 申請號: 201410841662.1
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104525182B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 欒景飛;崔彥兵;胡文華
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J23/20
• 分類號: B01J23/20;B01J29/78;C02F1/30;C02F1/58;C01B3/04
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采用檸檬酸絡合法和共沉淀前驅體加熱法制備粉末光催化材料Ce_3?xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)，其粒徑大小為0.08?0.15微米；采用共沉淀前驅體浸漬加熱法制備新型Ce_3?xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)光電極，其光電轉化效率為大于等于8.9％；采用高溫煅燒法制備具有多孔納米結構的催化材料(MCM?41)?Ce_3?xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)。在光催化劑應用中，用Ce_3?xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)和(MCM?41)?Ce_3?xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)復合多孔納米材料為催化劑通過光催化反應系統降解廢水中的有機污染物馬拉硫磷、亞甲基蘭和磺胺甲惡唑。通過Ce_3?xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)和(MCM?41)?Ce_3?xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)復合多孔納米材料為催化劑，或分別負載Pt、NiO和RuO₂輔助催化劑，以光源為氙燈或高壓汞燈，在密閉的由多個閥門控制的玻璃管路內部照明反應器內進行分解水制取氫氣。由此可知Ce_3?xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)和(MCM?41)?Ce_3?xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)復合多孔納米材料可以帶來較好的環境效益和社會效益。

技術領域

本發明涉及兩種新型光催化劑及一種新型光電極、制備及應用，尤其粉末催化材料Ce_3-xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)、(MCM-41)-Ce_3-xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)復合多孔納米催化材料及Ce_3-xSb_xNbO₇(0.5≤x≤1)新型光電極，制備工藝，經光催化去除水體中的有機污染物的應用，及光催化分解水制取氫氣的應用。

背景技術

隨著經濟和社會的不斷發展，人類對環境的保護和對能源的需求愈來愈迫切，怎么解決在經濟飛速發展的前提下保證環境的良性發展和能源的豐富供給，成為了現在最迫切的研究課題。由于光催化高級氧化技術自身所具有的特點使其成為了該研究領域的熱門課題之一。新型可見光響應型光催化材料的基本設計思想是控制晶體結構和電子態。其光催化原理是當能量大于半導體禁帶寬度的光照射到半導體氧化物催化劑上時，半導體氧化物催化劑價帶上的電子吸收光能被激發到導帶上，因而在導帶上產生帶負電的高活性電子，在價帶上產生帶正電的空穴，形成光生電子和光生空穴對的氧化還原體系。溶解氧、水、電子及空穴發生作用，最終產生具有高度化學活性的羥基自由基，利用這種高度活性的羥基自由基可以氧化水中多種難于生物降解的有機物為CO₂和水等小分子無機物；或者利用價帶內具有強烈的氧化能力的光生空穴，可以把有機物迅速氧化分解為二氧化碳和水等無機物。從而可用于環境凈化及降解水體內有機污染物。