[发明专利]一种复合光催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于新型材料制备和光催化环境污染治理以及光催化分解水制氢的技术领域，具体涉及复合光催化剂SnO_x/LaCO₃OH的制备方法和应用。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益严重，人类社会的可持续发展面临巨大挑战，自1972年Fujishima和Honda首次在Nature上报道TiO₂可以光解水制氢以来，如何有效地利用太阳能来治理污染和开发新能源己引起世界各国的广泛关注。近年来，半导体光催化技术因在氢能源开发和环境污染治理上的重要应用前景，而受到众多领域科学工作者的广泛关注，但由于传统的TiO₂基光催化剂存在量子效率低和太阳能利用率低等缺点，制约了光催化技术的实际应用，因而新型高效光催化剂的成功开发设计是利用太阳能治理环境污染和开发氢能源的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合光催化剂及其制备方法和应用，制备方法简单易行、不需要复杂昂贵的设备、合成条件温和。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:

复合光催化剂SnO_x/LaCO₃OH，是碱式碳酸镧（LaCO₃OH）和氧化锡SnO_x（其中Sn元素呈现四价（Sn⁴⁺）和二价（Sn²⁺）两种价态，Sn^4+/2+(SnO_x)在复合样品中以无定形形态存在）的复合材料，Sn/La比为0.001~1；所述的复合光催化剂的化学式是SnO_x /LaCO₃OH。制备方法的具体步骤为：

将作为碳源的尿素(CO(NH₂)₂)或氢氧化钠和碳酸钠的混合物（NaOH/Na₂CO₃）溶于去离子水、乙二醇或乙醇中的一种或两种的混合溶剂中制得浓度为0.1~1 mol/L的碳源溶液；将作为镧源的固体化合物氧化镧、硝酸镧或醋酸镧中的一种溶于去离子水、乙二醇或乙醇中的一种或两种的混合溶剂中制得浓度为0.01~0.1 mol/L的镧源溶液；将作为锡源的固体化合物氧化亚锡或氯化亚锡溶于去离子水、乙二醇或乙醇中的一种或两种的混合溶剂中制得浓度为0.01~0.1 mol/L的锡源溶液；在镧源溶液中边搅拌边滴加碳源溶液和锡源溶液，继续搅拌30~180分钟，将混合溶液移入高压反应釜中90~180℃恒温反应12~24小时，自然冷却至室温，沉淀分别用水和乙醇洗涤离心数次（至离子浓度<10ppm），40~120℃干燥6~24小时研磨，得到淡黄色的复合光催化剂SnO_x/LaCO₃OH粉末，粒径为10~50 nm；其中，碳源与镧源的物质的量之比为1∶1～10∶1，镧源与锡源的物质的量之比为1∶1～10∶1；搅拌是磁力搅拌，搅拌速度为400~1000 rad/min。

该复合光催化剂SnO_x/LaCO₃OH的应用是把复合光催化剂 SnO_x/LaCO₃OH应用于光催化分解水制氢和光催化降解有机污染物。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明首次将复合光催化剂SnO_x/LaCO₃OH应用于光催化领域，是一种新型的光解水制氢及降解有机污染物的光催化剂，能有效地进行光催化反应。

（2）本发明的制备方法简单易行，有利于大规模的推广。

附图说明

图1是本发明的Sn/La比为0.5的复合光催化剂SnO_x/LaCO₃OH的X射线衍射（XRD）图。

图2是本发明的Sn/La比为0.5的复合光催化剂SnO_x/LaCO₃OH的X射线光电子能谱（XPS）图。

图3是本发明的Sn/La比为0.5的复合光催化剂SnO_x/LaCO₃OH作为催化剂光解水制氢的情况。

图4是本发明的Sn/La比为0.5的复合光催化剂SnO_x/LaCO₃OH作为催化剂光催化降解水中甲基橙的情况。

具体实施方式：