[发明专利]有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂，其特征是：所述的无机半导体可见光光催化剂是在无机半导体载体的表面负载有贵金属纳米颗粒，在所述的负载有贵金属纳米颗粒的无机半导体载体的表面原位吸附敏化有有机蒽醌染料；其中负载的贵金属纳米颗粒占无机半导体载体与贵金属纳米颗粒总质量的0.5%～2.5%；原位吸附敏化的有机蒽醌染料的量为相对于无机半导体载体的摩尔质量分数为1～35微摩尔/克；

所述的有机蒽醌染料为具有邻位二羟基取代的具有蒽醌结构的有机染料。

2.根据权利要求1所述的有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂，其特征是：所述的有机蒽醌染料的分子结构为：

其中：R₁～R₆独立地为H、-SO₃^-、-COO^-、-PO₃^2-、卤素原子或者是碳链长度为1～5的烷烃。

3.根据权利要求1所述的有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂，其特征是：所述的无机半导体选自P25型的TiO₂、锐钛矿型的TiO₂以及钙钛矿晶型的半导体中的一种。

4.根据权利要求1所述的有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂，其特征是：所述的贵金属选自铂、钯、金中的一种。

5.一种根据权利要求1～4任意一项所述的有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂的制备方法，其特征是，所述的制备方法包括以下步骤：

（1）.将2g无机半导体粉末载体分散于150ml去离子水中，然后加入浓度为0.376g/100ml的贵金属离子盐溶液2.5～12.5ml和异丙醇1.2～6ml，超声并充分搅拌后置于容器中得到混合悬浮液；容器压盖后向容器中鼓入惰性气体除氧，然后用300W Xe灯紫外光照射该混合悬浮液并进行搅拌反应，离心分离反应后得到的产物，用去离子水清洗离心分离后得到的固体产物，干燥以充分除去水分，得到负载有贵金属纳米颗粒的无机半导体载体；

（2）.将步骤（1）得到的负载有贵金属纳米颗粒的无机半导体载体0.1g投入到100ml浓度为1×10^-6mol/L～100×10^-6mol/L的有机蒽醌染料溶液中，超声使负载有贵金属纳米颗粒的无机半导体载体在有机蒽醌染料溶液中充分分散，在所述的负载有贵金属纳米颗粒的无机半导体载体的表面原位吸附敏化上有机蒽醌染料，得到含有所述的有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂的悬浮溶液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：所述的无机半导体粉末的粒径为25纳米～10微米；所述的无机半导体选自P25型的TiO₂、锐钛矿型的TiO₂以及钙钛矿晶型的半导体中的一种。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是：所述的贵金属离子盐溶液是贵金属的氯合阴离子水溶液或氨合阳离子水溶液；所述的贵金属选自铂、钯、金中的一种。

8.一种根据权利要求1～4任意一项所述的有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂的应用，其特征是：所述的有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂在有机物牺牲剂存在的条件下，在可见光的激发下催化分解水产氢。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征是，所述的应用是：

（1）．将100ml含有有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂的悬浮溶液和有机物牺牲剂加入到石英反应容器中，然后用高氯酸水溶液调节悬浮液的pH=9；其中：悬浮液中的有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂的浓度为1g/L，有机牺牲剂的浓度为0.6mol/L；

（2）．密闭步骤（1）的石英反应容器后用真空泵抽至真空，在搅拌状态下，用加装上可滤除紫外光的λ>420nm的滤光片后的300W Xe灯从上至下照射石英反应容器中的悬浮液，有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂在可见光的激发下催化分解水产氢。

10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征是：所述的有机蒽醌染料敏化负载贵金属的无机半导体可见光光催化剂的TON＞6300。