[發明專利]一種鹵氧鉍光催化泡沫及其制備方法

有效

• 申請號: 201610077397.3
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105749980B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 黃洪偉;張以河;王碩博
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: B01J31/26
• 分類號: B01J31/26;B01J31/06;B01J35/10;B01J20/26;B01J20/28
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

本發明公開了一種鹵氧鉍光催化泡沫及其制備方法。所述光催化泡沫包括鹵氧鉍光催化劑和承載泡沫兩部分，所述承載泡沫是所述光催化劑的載體，通過生產工藝使得所述光催化劑附著于所述承載泡沫之上；通過改變所述承載泡沫和所述光催化劑，可以形成系列化的鹵氧鉍光催化泡沫產品。所述制備方法包括材料準備、載體浸漬和洗滌干燥3個步驟。本發明提供的系列光催化劑產品對可見光和紫外光均能吸收，負載工藝簡單，負載結合牢固，降解性能優異；將光催化劑負載于泡沫上，增強了產品的吸附功能，有利于催化劑的回收和反復應用；光催化泡沫的密度可以按需調節，適應于各種實際應用情況。

技術領域

本發明涉及光催化材料技術領域，具體涉及一種鹵氧鉍光催化泡沫及其制備方法。

背景技術

1. 光催化技術及意義

隨著近幾十年來經濟的高速發展，環境污染問題日益嚴重，如工業生產排放的廢水、廢氣、廢渣，工農業生產的有毒有害化學品，人們生活中排放的煙塵、污水、垃圾等造成的污染己經嚴重威脅到人類的生存。因此，如何有效的治理污染、保護環境自然己成為當今社會所面臨及亟待解決的難題。光催化以室溫深度反應和可直接利用太陽能作為光源來驅動反應等獨特性能，而成為一種理想的環境污染治理技術和潔凈能源生產技術，在環境凈化和新能源開發方面具有巨大的潛力。

2. 光催化在環保方面的應用

隨著社會的快速發展，環境污染問題也日益顯著。各種有毒、有害污染物在空氣、水和土壤等環境中不斷積累和轉移，嚴重破壞生態平衡，也危害著人類健康。1977 年，美國科學家 Frank 等研究發現二氧化鈦（TiO₂）能有效催化氧化CN^-為OCN^-。這一具有劃時代意義的工作首次提出了難降解污染物治理的新技術，由此開辟了光催化技術在環保領域的潛在應用前景，繼而帶來了環境治理的技術革命。

1991年Matthews等對水體中34種有機物進行光催化分解研究，證明了TiO₂光催化可以將水中的烴類、鹵代物、表面活性劑、染料、羧酸等完全氧化。值得一提的是，光催化能將許多物質降解得十分徹底，最終產物除了CO 和H₂O外，初始污染物中含有的鹵素、硫、磷和氮等分別被轉化為X^-、SO₄^2- 、PO₄^3- 、NO^3-等無機鹽離子，大大減輕甚至完全消除了危害性。 此外，光催化能夠解決汞、鉻、鉛等重金屬離子的污染問題。有報道以ZnO／TiO₂為催化劑，以日光為光源，利用ZnO和TiO₂ 的協同光催化作用對電鍍含鉻廢水進行處理，使Cr⁶⁺離子還原為Cr³⁺ 離子，再以氫氧化物形式除去后者，從而達到治理的目的。

其中，半導體光催化劑在合適的光照射下，首先形成光生電子-空穴對和羥基自由基等一系列具有強氧化性和還原性的物種，這些物種與吸附其表面的物質發生氧化還原反應，對這些物質實現有效的分解，從而實現降解、消毒、脫色、除臭等。因此，半導體光催化在環境污染治理方面具有重要的應用前景。

3. 國內應用現狀

目前主要應用的是二氧化鈦（TiO₂）半導體光催化劑，其在紫外光（波長<365nm）光照條件下，可以將環境中的有害有機物降解為二氧化碳和水，而且可以通過氧化去除大氣中低濃度的NO_x和含硫化合物（如硫化氫、二氧化硫）等有毒氣體。另外，二氧化鈦（TiO₂）由于具有光催化性能，還在抗菌除臭、污水處理、空氣凈化等方面有廣闊的應用前景。

但是二氧化鈦（TiO₂）光催化劑存在以下不足：

1）對太陽光利用率不足，不能吸收可見光能量，因而在大部分使用場合需要外加紫外光源；