[发明专利]矿渣基胶凝材料-氧化铁半导体复合催化剂及在太阳能光催化分解水制氢中的应用

说明书

技术领域

本发明属于复合催化剂的制备及其在新能源领域中的应用，具体涉及一种矿渣基胶凝材料-氧化铁半导体复合催化剂的制备及其在太阳能光催化分解水制备氢气中的应用。 

背景技术

近年来，化石能源的短缺已催生了世界各国对于可再生能源的研发。氢能以清洁燃烧，无三废排放，绿色环保，可再生无污染等优秀品质而成为新能源研究的热点。目前，氢的主要制备途径来自水的电解和化石燃料，由于氢的制备成本昂贵，氢只能作为一种化工原料使用，故此，研发廉价的制氢方法是化石能源经济向氢能经济转变的关键所在，利用太阳能光催化分解水制氢是实现这一转变的主要途径之一^[1]。自从1972年Fujishima^[2]报道了电化学光解水制氢以来，人们对TiO₂光催化剂进行了大量研究，为了改善光催化剂的活性，有关CdS-TiO₂^[3]，CdS-ZnS^[4],CdS-HMS^[5]等复合光催化剂的制备有诸多报道。 

矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。据不完全统计,每生产1吨生铁,可排出1.0～1.2吨的高炉矿渣；用富铁矿炼铁时，生产1吨生铁可排出0.25吨的高炉矿渣，每年我国铁厂的矿渣排放量高达6000万吨以上,分布在我国的17个省、市、自治区。这些废渣的堆积不仅占用大量的土地，而且污染环境。故此，矿渣的高附加值的综合利用是一个亟待解决的大问题。 

目前，矿渣主要用于水泥的活性混合材料、道路和地基工程、矿渣无机胶凝材料等。用盐酸、硫酸共同处理过的矿渣具有明显的松散多孔结构，可 用于处理有机染料废水^[6-8]，也可作为吸附剂用于处理重金属离子废水^[9,10]。薛向欣等人^[11，12]报导了高钛含量的炉矿渣改性后可用作光催化剂降解有机染料，同时，薛向欣等人^[13-15]的发明专利报导了利用含钛高炉渣吸附处理偶氮染料废水中的甲基橙；吸附处理废水中的六价铬等。 

通过查阅大量的专利及文献资料，没有发现有关碱激发矿渣基无机聚合物胶凝材料-氧化物半导体复合催化剂的制备以及将该催化剂用于太阳能光催化分解水制备氢气的文献及专利报导。 

以下是发明人给出的参考文献： 

[1]M.Ni,M.K.H.Leung,D.Y.C.Leung,K.Sumathy，A review and recent developments in photocatalytic water-splitting using TiO2 for hydrogen production,Renewable and Sustainable Energy Reviews,11(2007)401–425。 

[2]A.Fujishima,K.Honda,Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode.Nature,238(1972)37–38。 

[3]W.W.So,K.J.Kim,S.J.Moon,Photo-production of hydrogen over the CdS-TiO2 nano-composite particulate films treated with TiCl4.Int J Hydrogen Energy,29(2004)229-234。 

[4]C.Xing,Y.Zhang,,W.Yan,Band structure-controlled solid solution of Cd1-xZnxS photocatalyst for hydrogen production by water splitting,International Journal of Hydrogen Energy,31(2006)2018-2024。 

[5]Y.J.Zhang,L.Zhang,S.Li,Synthesis of Al-substituted mesoporous silica coupled with CdS nanoparticles for photocatalytic generation of hydrogen,International Journal of Hydrogen Energy,35(2010)438–444。