[发明专利]多组分多孔分级结构可见光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂的制备方法，尤其涉及一种多组分多孔分级结构的可见光催化剂的制备方法

背景技术

工业文明带给人类更多便利和舒适生活的同时，也造成了环境污染问题。因此，如何制备能够促进污染物有效、快速降解的新型环保材料一直是人们关注的重点话题。

近年来，光催化氧化技术在环境污染物治理方面显示出诱人的应用前景。气宗，二氧化钛材料具备可见光透过性好、吸收紫外光性能强、化学活性高等特点，因此在太阳能储存与利用、光催化转换及有机污染物氧化降解的环境处理及新型材料的制备等方面有着独特的优势。但其自身也有一定的局限性，即由于TiO₂的禁带宽度约在3.2eV，只能利用太阳光中的紫外光部分，由于紫外光部分在太阳光谱中不到5%，因此提高太阳光中可见光部分（占太阳光总能量约50%）的吸收效率，是提高TiO₂光电催化效率的有效途径。

由大带隙的半导体和导带能级更负的小带隙半导体进行复合，在可见光下，小带隙半导体由于禁带宽度较小，可受可见光激发产生导带电子，并可将电子从小带隙半导体的导带注入到大带隙的半导体的导带，随后发生催化反应，这样就可以使催化剂实现有效地利用占太阳光总能量较多的可见光。因此，本领域的技术人员致力于开发一种可以实现能有效利用可见光的复合材料，从而提高光催化剂的催化效率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效利用可见光的可见光催化剂。

为实现上述目的，本发明提供了一种多组分多孔分级结构可见光催化剂及其制备方法。本发明的制备方法工艺简单灵活，绿色环保，所需的原材料容易得到、成本低廉；根据本发明的制备方法制得的催化剂在可见光下能有效地催化降解有机污染物。

一方面，本发明提供了一种多组分多孔分级结构可见光催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1）以三维多孔分级结构为模板，并对模板进行预处理；

2）将预处理后的模板放入金属盐前驱液中进行浸渍处理；

3）取出浸渍后的产物并依次经过清洗，干燥，煅烧处理，制得具有三维多孔分级结构的金属氧化物材料，并以此作为基体材料；

4）对上述基体材料进行浸泡沉积处理，在金属氧化物基体上沉积复合半导体纳米材料；经过清洗，干燥，制得多组分多孔分级结构的可见光催化剂。

在本发明的制备方法中，所述模板为具有多孔分级结构的生物材料，优选为蛋膜，但不限于此。

在本发明的具体实施方式中，步骤2）中的金属盐前驱液是指一种金属盐溶液，优选地为无机物盐类，例如氯化物盐类、硫酸盐类等，但不限于此；其中，所述盐类优选为钛盐，但不限于此。

在本发明的较佳实施方式中，步骤1）中所述的预处理包括以下步骤：取所述三维多孔分级结构模板，在无水酒精中反复漂洗干净并晾干。

优选地，步骤2）中所述的浸渍是指：将预处理后的模板静置于金属盐前驱液中1-10h后取出。

在本发明的另一较佳实施方式中，步骤3）中所述的清洗是指：将样品先用乙醇水溶液洗，再用去离子水洗净。

步骤3）中所述的干燥是指：常温避光，自然干燥。

优选地，步骤3）中所述的烧结是指：将干燥后的样品置于氧化炉中，以10-36°C/min的升温速率从室温升至500-800°C，保温90min后随炉冷却至室温。

在本发明的具体实施方式中，优选地，步骤4）所述的沉积是指：先将金属氧化物基底浸渍于半导体材料的前驱体金属盐浸渍溶液中,此处所述盐类优选为氯化物盐类、硫酸盐类，但不限于此；所述的前驱体金属盐浸渍溶液优选为镉、锡的盐溶液，但不限于此。

在本发明的较佳实施方式中，步骤4）中所述的清洗是指：在每一步浸渍反应之前将上一步产物用去离子水清洗若干遍。

优选地，步骤4）中所述的干燥是指：常温通风、避光自然干燥。

另一方面，本发明提供了一种根据如上制备方法制得的多组分多孔分级结构可见光催化剂。