[发明专利]Ce3-xSbxTaO7-粉煤灰沸石复合多孔催化材料制备及应用

说明书

本发明采用蒸发诱导自组装法和爆轰法制备了粉末光催化材料Ce_3‑xSb_xTaO₇(0.5≤x≤1)，粒径大小为0.04～0.40微米；采用脉冲激光溅射沉积法制备具有多孔纳米结构的复合催化材料Ce_3‑xSb_xTaO₇(0.5≤x≤1)‑粉煤灰沸石；采用电泳法制备新型Ce_3‑xSb_xTaO₇(0.5≤x≤1)光电极，光电转化效率为7.8％。在光催化剂应用中，以Ce_3‑xSb_xTaO₇(0.5≤x≤1)和Ce_3‑xSb_xTaO₇(0.5≤x≤1)‑粉煤灰沸石为催化剂通过光催化反应系统在可见光下降解废水中的有机污染物稻丰散、亚甲基兰和磺胺甲恶唑。此外采用Ce_3‑xSb_xTaO₇(0.5≤x≤1)和Ce_3‑xSb_xTaO₇(0.5≤x≤1)‑粉煤灰沸石为催化剂，或分别负载Pt、NiO和RuO₂辅助催化剂，以氙灯或高压汞灯为光源，在密闭的由多个阀门控制的玻璃管路内部照明反应器内进行分解水制取氢气。本发明为环境净化和新能源的开发提供了一条理想的途径，具有显著的社会、经济和环境效益。

技术领域

本发明涉及两种光催化剂及一种光电极、制备及应用，尤其粉末催化材料Ce_3-xSb_xTaO₇(x＝0.25，0.5， 0.75，1，1.25，1.5，1.75，2，2.25，2.5和2.75)、Ce_3-xSb_xTaO₇(x＝0.25，0.5，0.75，1，1.25，1.5，1.75，2，2.25，2.5和 2.75)-粉煤灰沸石复合多孔催化材料及Ce_3-xSb_xTaO₇(x＝0.25，0.5，0.75，1，1.25，1.5，1.75，2，2.25，2.5和2.75) 薄膜光电极，制备工艺，经光催化去除水体中的有机污染物的应用，及光催化分解水制取氢气的应用。

背景技术

伴随着21世纪的到来，可持续发展成为全球各国发展中共同面临的问题，中国在此方面所面临的挑战尤为严峻。我们在享受经济高速发展带来的物质利益的同时，也面临着中国历史上规模最大、涉及面最广、后果最为严重的能源短缺和环境污染问题。一方面，随着工业的高速发展，石油、煤炭、天然气等化石燃料遭到爆发式的开采利用，地球传统能源储量急剧下降，几十年内极可能消耗殆尽，同时由于环境保护意识的淡薄，末端处理不当，燃料使用过程中也造成了严重的环境污染问题，近期中国出现的大范围雾霾，给人们再一次敲响了警钟，开发清洁新能源技术势在必行。另一方面，随着有机合成技术的进步，医药、农药、染料等得到大规模合成使用，同时也产生了大量难于生物难降解的有机污染物进入水体环境中，这些难于生物降解的有机污染物对人体健康及生物生存有极大的危害，威胁生态系统的稳定，难于生物降解的有机污染物的处理一直是水处理领域中的难点和热点课题，由于常规生化处理方法对这类物质的去除效果差或基本无处理效果，因此应该寻找更加优良的技术及工艺去除水体中的这类污染物。太阳能作为地球上最为普遍的洁净能源，取之不尽，用之不竭，因此研究者们一直致力于开发太阳能高效利用技术以解决能源短缺和环境问题。近年来发展起来以太阳光为能量来源的光催化高级氧化和光催化分解水产氢技术，为人们提供了一种理想的解决方法。