[發(fā)明專利]一種氧化鋯基吸附光催化劑的制備方法及該光催化劑

在審

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• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109225169A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉長青;張露月;伍媛婷;李旭;寧青菊
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J31/38;C02F1/28;C02F1/30;B01J20/30
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

本發(fā)明公開了一種氧化鋯基吸附光催化劑的制備方法，它涉及一種同時具備的吸附以及光催化性能的催化劑的制備方法。通過以氧氯化鋯、檸檬酸、聚乙二醇、蒸餾水、正硅酸乙酯為原料配置一定比例的硅鋯溶膠；加入一定量的PS球后制備復合溶膠，經過干燥、熱處理獲得多孔結構的氧化鋯?二氧化硅(SiO₂?ZrO₂)復合光催化劑。該催化劑經過暗反應75min后，對羅丹明B的吸附率可達90％，在光反應165min后，羅丹明B降解率達到95％以上。利用本發(fā)明可解決可見光催化劑對染料污染物的吸附效率低、催化活性差，以及現(xiàn)有的制備方法復雜、制備成本高的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于光催化劑制備技術領域，特別涉及一種氧化鋯基吸附光催化劑的制備方法及該光催化劑。

背景技術

眾所周知環(huán)境問題和能源危機是當今社會的兩大難題，1972年Fujishima和Honda首次發(fā)現(xiàn)在單晶TiO₂電極上能夠進行光催化分解水制氫，1976年Carey等人也成功地將TiO₂用于光催化降解水中有機污染物，在此之后光催化的應用迅速受到了各國環(huán)境和能源研究者的普遍關注。

傳統(tǒng)的光催化劑主要指一些氧化物半導體光催化劑，如TiO₂，ZnO₂、TiO₂、ZnO、WO₃、CdS等。除了TiO₂、ZnO等，ZrO₂作為一種典型的結構和功能材料，在催化劑、催化劑載體、吸附劑等領域有廣泛的應用。此外，ZrO₂作為一種天然的n型半導體，由于其具有相對較寬的Eg值(～5eV)和高的導帶電位值(～-1.0eV)，使其在光化學異質反應中具有較大的應用前景。近年來，ZrO₂基光催化劑已逐漸成為各國學者研究的熱點。

目前，由張燕杰等人公開的水熱法制備大比表面積多孔ZrO₂催化劑載體，研究了以十六烷基三甲基溴化銨、八水氧氯化鋯和尿素為原料，經130～200℃水熱反應3～48h獲得ZrO₂介觀晶體，該方法所制得的ZrO₂介觀晶體內部多孔，BET比表面積高達126～157m²/g。但是該方法工藝周期長，反應過程無法控制，樣品產量低，難以推廣使用。

由宋利等公開的利用水熱法以及氫氣氛圍焙燒制備雙介孔型ZrO₂催化劑載體，并進一步負載Au獲得改性Au-ZrO₂催化劑。該方法可提高催化劑的比表面積、減少平均孔徑，顯著提高催化劑的催化活性。但是該方法工藝復雜，原料成本高，不適宜批量化生產。

文獻“Zirconium dioxide nanopowders with incorporated Si⁴⁺ions asefficient photocatalyst for degradation of trichlorophenol using simulatedsolar light”報道了利用水熱法結合熱處理工藝制備硅改性的二氧化鋯光催化劑。以氧氯化鋯和正硅酸乙酯為原料，在150℃下水熱反應24h后，600℃下熱處理3h得到改性的二氧化鋯光催化劑。該催化劑在可見光下對污染物的降解效率得到了明顯的改善，但是仍存在制備工藝復雜，對污染物的吸附效率低，降解效率低的問題。

發(fā)明內容

為了克服上述現(xiàn)有技術原料成本高、工藝周期長、反應過程不易控制，樣品催化活性差，以及現(xiàn)有的制備方法復雜、成本高等諸多缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鋯基吸附光催化劑的制備方法及該光催化劑，即采用溶膠-凝膠技術結合熱處理工藝，將二氧化硅與二氧化鋯進行復合，制備多孔SiO₂-ZrO₂復合材料，從而顯著地增加材料的比表面積，提高材料對污染物的吸附性能，增加活性位點，提高材料對光的吸收和利用效率，進而提高材料的光催化效率，從而得到一種高性能的氧化鋯基吸附光催化劑。