[發(fā)明專利]基于極窄帶半導(dǎo)體為固體導(dǎo)電通道的光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810106907.4
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108126713B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋有濤;馬雪;王春權(quán);王國偉;王君
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧大學(xué)
• 主分類號: B01J27/043
• 分類號: B01J27/043;C01C1/24;C05C3/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發(fā)明涉及基于極窄帶半導(dǎo)體為固體導(dǎo)電通道的光催化劑及其制備方法和應(yīng)用。通過溶膠水熱和煅燒方法制備，在Er³⁺：Y₃Al₅O₁₂@NiGa₂O₄和Bi₂Sn₂O₇之間插入一個極窄帶隙半導(dǎo)體CoS₂，形成了一個新型的Z型光催化體系。制備的光催化劑的光催化活性通過在模擬太陽光照射下對亞硝酸鹽和亞硫酸鹽的轉(zhuǎn)化來評估。結(jié)果表明，所制備的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@NiGa₂O₄/CoS₂/Bi₂Sn₂O₇復(fù)合材料在亞硝酸鹽和亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化過程中表現(xiàn)出了高度穩(wěn)定的光催化活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化領(lǐng)域，具體的涉及一種基于極窄帶半導(dǎo)體為固體導(dǎo)電通道的光催化劑Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@NiGa₂O₄/CoS₂/Bi₂Sn₂O₇的制備方法及在光催化轉(zhuǎn)化亞硝酸鹽和亞硫酸鹽中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

水是人類生活和生產(chǎn)活動不可缺少的。在現(xiàn)代生活中，由于工業(yè)廢水和生活污水流入河流和湖泊，水污染嚴(yán)重。水污染直接危害人類健康，對社會生活造成巨大的負(fù)面影響。其中，地表水和地下水的亞硝酸鹽和亞硫酸鹽污染已經(jīng)非常嚴(yán)重。這種緊迫的污染危機已經(jīng)引起了全世界的關(guān)注。亞硝酸鹽可作為食品著色劑和防腐劑，主要來自食品工業(yè)廢水。含有高濃度亞硝酸鹽的地下水會導(dǎo)致人體出現(xiàn)高鐵血紅蛋白血癥，導(dǎo)致智力低下甚至死亡。亞硫酸鹽主要來自造紙，制革，制藥，人造纖維，電鍍工業(yè)廢水排放的廢水。不僅影響水質(zhì)，而且隨著酸度的增加，還會產(chǎn)生二氧化硫，進(jìn)一步污染環(huán)境。亞硝酸鹽和亞硫酸鹽含量過高會破壞水生動物的免疫系統(tǒng)，誘發(fā)各種疾病。研究亞硝酸鹽和亞硫酸鹽的處理對于保護(hù)和改善環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義。因此，必須盡可能減少水中亞硝酸鹽和亞硫酸鹽的含量。各種處理方法已被開發(fā)用于處理亞硝酸鹽和亞硫酸鹽，如電子透析，反滲透，離子膜，生物降解和光催化技術(shù)等。在所有的方法中，光催化被認(rèn)為是一種可行的和有前途的水污染處理技術(shù)。

Z型光催化體系經(jīng)適當(dāng)改性后可以同時具有較強的氧化性和較強的還原性。兩個合適的帶隙半導(dǎo)體的組合和適當(dāng)?shù)碾娮油ǖ赖囊肟梢钥刂乒馍娮涌昭▽Φ膹?fù)合并且擴大光的響應(yīng)范圍，非常適合亞硝酸鹽和亞硫酸鹽的太陽光光催化轉(zhuǎn)化。選擇合適的帶隙結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光催化劑具有重要意義。NiGa₂O₄具有較寬的3.54eV帶隙，可以吸收高能量的太陽光，并且由于較負(fù)的導(dǎo)帶而具有更強的還原性。Bi₂Sn₂O₇具有2.79eV的窄帶隙，可以吸收低能量的太陽光，并且由于更正的價帶而具有強氧化性。在NiGa₂O₄/Bi₂Sn₂O₇光催化體系中，可以看出，NiGa₂O₄的價帶與Bi₂Sn₂O₇的導(dǎo)帶較為接近。此外，NiGa₂O₄作為寬帶隙半導(dǎo)體，僅在紫外光照射(λ≤350nm)下才能激發(fā)，并且紫外光僅占太陽光的一小部分。這限制了NiGa₂O₄在亞硝酸鹽和亞硫酸鹽光催化轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容