[发明专利]一种粉末催化材料、含硅锌分子筛复合多孔纳米催化材料的制备及应用

说明书

本发明公开了一种粉末催化材料为ZnNdErTa₂O₉粉末催化材料，采用微波辅助加热‑微乳液法、静电纺丝法或固相烧结法制备，用于废水中有机污染物的降解催化；以及含硅锌分子筛复合多孔纳米催化材料为ZnNdErTa₂O₉‑硅锌分子筛复合多孔纳米催化材料的制备方法，用于废水中有机污染物的降解催化；本发明催化剂具有良好的催化性能；提高了催化剂的比表面积，促进了有机污染物和拥有大比表面积催化剂的充分接触，进而促进了光源和有机污染物的充分接触，极大地提高了有机污染物的降解效率，并能产生巨大的环境效益和社会效益；本发明使有机污染物的去除率达到100％，并且有机物中总有机碳的去除率达到100％。

技术领域

本发明涉及两种催化材料的制备方法及应用，分别是粉末催化材料ZnNdErTa₂O₉和ZnNdErTa₂O₉-硅锌分子筛复合多孔纳米催化材料。

背景技术

随着人类社会的不断进步，环境污染问题也变得尤为突出，环境问题是制约人类社会可持续发展的重要因素。当今社会的发展需要依靠工业的发展，但是它们在发展的过程中肆意的排放含有诸多污染物质的工业废水，会给地球带来严重的环境污染问题，防止环境污染，保护地球环境，维持生态平衡，已成为当今社会发展的一项重要举措，也是每个公民应尽的义务。环境污染给人类带来的灾害毋庸置疑，如何保护环境，实现社会的可持续发展，是地球上每一个人必须认真考虑的问题，我们有责任共同努力为子孙后代创造一个美好的环境。工业排放废水中含有的很多染料或有机化合物，它们不易被分解，而且使用一般的物理或化学方法很难除去，除此之外本身具有毒性或易转化为有毒物质，因此，利用半导体氧化物作为光催化剂对其进行催化降解引起了人们越来越多的关注。如何开发新型纳米结构的催化材料，更有效地利用可见光进行光降解则是研究的热点之一。光催化是光化学与催化化学结合的交叉领域，其基本原理是用半导体作光催化材料，或与某种氧化剂结合，在特定波长的光辐射下在半导体表面产生氧化性极强的空穴或反应性极高的羟基自由基。这些氧化活性离子与有机污染物、病毒、细菌发生强烈的破坏作用，导致有机污染物被降解，病毒与细菌被致灭，从而达到降解环境污染物净化环境和抑菌杀菌的作用。

1972年Fujishima发现了TiO₂半导体电极在紫外光照射下具有光解水的作用，由此引发了半导体光催化的研究热潮，之后光催化技术也被应用到环境领域中。TiO₂以其优异的抗化学性能、光腐蚀性能和价格低廉等优点成为过去几十年来最重要的光催化剂，国内外报道的光催化研究中，大多数都是以TiO2或者改性TiO₂作为光催化剂，然而受TiO₂自身的限制，近年来，科学家们将研究重点放在了研发新型的光催化剂。光催化剂可以分为非金属光催化剂，金属氧化物光催化剂、金属盐类光催化剂以及硫化物光催化剂，其中金属氧化物光催化剂近年来发展迅速，成为科学家们的研究热点。2009年，J.S.Wang等研究了可见光响应氮、硫共掺杂SrTiO₃光催化剂，结果表明共掺杂了之后产生新的带隙拓展了可见光的吸收；J.P.Zou等研究了Zn掺杂的BaTiO₃，有效的改善了纯BaTiO₃的光催化产氢活性；YingxuanLi等介绍了一种新系列的钙钛矿型层状光催化剂，在含有甲醇等牺牲剂的溶液和紫外光照射的条件下，均表现出较好的光催化活性；2001年邹志刚课题组研究了NiO_y/In_0.9Ni_0.1TaO₄光催化剂，该催化剂具有良好的光催化分解水产氢能力和光催化活性。然而，在众多光催化分解水系统中，提高太阳能的利用率和转化率，提高光催化活性仍是一项巨大的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种粉末催化材料、含硅锌分子筛复合多孔纳米催化材料的制备及应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：