[发明专利]CeO2/AgBr复合微球可见光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机纳米复合材料与功能材料技术领域，尤其是CeO₂/AgBr复合微球可见光催化剂的制备方法。

背景技术

CeO₂是稀土家族中一种重要的化合物，可用于汽车尾气净化催化材料、高温氧敏材料、固体氧化物燃料电池(SOFC)电极材料、化学机械抛光(CMP)研磨材料等，此外CeO₂作为n型半导体，其光吸收阈值约为420nm，高于目前最常用的半导体材料TiO₂的388nm。同时，其晶格O^2-离子较易缺失，导致C_eO₂晶体中的电子浓度较高，使其受到光激发时有较快的界面电子传递反应，加上其优异的吸附氧与释放氧性能大大降低了广生电子和空穴易复合几率，使其可能具有良好地光催化性能，例如Bamwenda等报道了以CeO₂为光催化剂分解水制备氢和氧(Bamwenda G.R.;Uesigi T.;Abe Y.;Sayama K.;Arakawa H.The photocatalytic oxidation of water to O₂ over pure CeO₂,WO₃,and TiO₂using Fe³⁺and Ce⁴⁺as electron acceptors.Applied Catalysis A:General,2001,205(1-2):117-128)。

由于特殊的形貌和尺寸对吸收边的影响，CeO₂的带隙将会发生变化，进而影响其对可见光的吸收效果。而AgBr作为一种重要的无机光敏剂,在可见光区具有很高的感光度，将其与CeO₂复合，可以使CeO₂具有可见光催化活性。相关文献见《化学通报》（Chemistry2012年，第75卷，第10期，第920-924页）报道了“AgBr/CeO₂复合物的制备及其光催化降解甲基橙的研究”，取得了较好的降解效果。但CeO₂/AgBr微球的制备及光催化性能未见报道。

近年来，核壳结构纳米复合材料因其独特的结构而呈现出诸多新奇的物理、化学特性，在催化、生物、医学、光、电、磁以及高性能机械材料等领域引起了人们的极大关注。其中核/壳型结构的催化剂不仅可实现可控催化反应，还可以解决纳米粒子的团聚等问题，成为近年来催化领域的研究热点之一。《高等学校化学学报》（Chemical Journal of Chinese Universities(Chinese Edition)2010年，第31卷，第6期，第1213-1217页）报道了在相同条件下，核壳结构镍的加氢催化效率是纳米镍的1.42倍，产氢效率是纳米镍的4.76倍；Eichhorn等研究了Pt-Cu核壳结构纳米颗粒在NO_x还原反应中的催化行为，与传统的Pt-Cu合金催化剂相比，核壳结构的纳米颗粒具有更高的活性。（Zhou S，Varughese B，Eichhorn B，et al.Pt-Cu core-shell and alloy nanoparticles for heterogeneous NO_x reduction：Anomalous stability and reactivity of a core-shell nanostructure.Angewandte Chemie International Edition，2005，44（29）：4539-4543.）这说明核壳结构在催化领域具有一定的优势。因此，本专利将CeO₂制作成微球，并将AgBr颗粒负载于CeO₂微球上，得到CeO₂/AgBr微球可见光催化剂，以期取得较好的光催化效果。

发明内容

本发明的任务是提供一种在温和条件下两步合成CeO₂/AgBr复合微球可见光催化剂的方法。这种方法以CeO₂微球为载体，使AgBr颗粒负载于CeO₂微球球壳表面，从而提高AgBr的稳定性和光催化活性。

本发明的溶剂为乙二醇、聚乙二醇、二甘醇（一缩二乙二醇）中的任一种，体积为50-100mL。