[发明专利]一种用于清洁能源的空心笼状复合光催化剂及制备方法

说明书

本发明提供一种用于清洁能源的空心笼状复合光催化剂及制备方法。将钨酸钠与硝酸铋分别加入壳聚糖悬浮液后混合进行水热反应，制得前驱体，经无水乙醇洗涤、去离子水漂洗、超声处理及干燥后制得钨酸铋包覆壳聚糖的球形纳米颗粒，加入到醋酸锌与硫化钠的混合溶液中反应，调节体系至弱酸性后加入壳聚糖降解酶分离、洗涤、干燥后，即得空心笼状复合光催化剂。该方法通过将光催化剂制成空心笼状，有效的提高了其比表面积，提高了其对光的利用率，使其光催化水解制氢得到了提高，而且晶体尺寸较小，不易团聚，性能稳定。可广泛用于光解水制氢中。

技术领域

本发明涉及光催化剂的技术领域，具体涉及清洁能源的光催化剂的制备，特别是涉及一种用于清洁能源的空心笼状复合光催化剂及制备方法。

背景技术

太阳能是一种非常丰富、极易获得的能源资源，伴随着世界范围内能源危机的爆发和环境恶化问题等的出现，以太阳能转化和利用及光催化制氢为目的的多相光催化研究引起人们极大关注，在以下领域均有广泛的应用：以太阳光能为能源，分解水和空气中的有机污染物，是一种理想的污染物控制技术；利用太阳能将水分解为氢气和氧气等化学能；将太阳能直接转变为电能，同时具有室温深度反应和可以直接利用太阳能驱动反应等独特性能。因此，半导体光催化技术近年来得到迅速发展，成为了当前研究的热点领域之一。

半导体催化技术的核心是光催化剂的研究和应用，目前主要有二氧化钛、银基半导体材料、钨基半导体材料等，最常用的是二氧化钛，但存在禁带宽度大、电子-空穴易复合及太阳能利用率低等缺陷，钨基半导体可以在一定程度上克服上述问题，具有可见光吸收好、催化活性好和性能稳定等优点。其中钨酸盐半导体材料具有易调控的晶体形貌以及优异的光电性能，近年来在光催化材料领域的研究越来越广泛，主要包括钨酸铋、钨酸锌、钨酸银、钨酸铋银等。钨酸盐与其它物质复合有利于构建合理的催化活性结构以及调整催化剂内部的电子组态，合理的活性结构是电子从价带成功跃迁到导带的基础；特殊的电子组态可提高电子的迁移速率和抑制光生电子-空穴对的复合，从而保证更多活性物质参与光催化反应，是目前钨酸盐半导体材料研究的主要方向。

中国发明专利申请号201510790998.4公开了石墨烯基钨酸铋复合光催化剂及其制备方法和应用，此发明以五水硝酸铋、二水钨酸钠、冰醋酸和氧化石墨烯为原材料，通过低温水热和水合肼还原等步骤制备出了具有三维结构的花状钨酸铋纳米光催化剂及石墨烯基钨酸铋复合光催化剂。。

中国发明专利申请号201510473093.4公开了一种具有异质结构的BiOBr/Bi₂WO₆复合光催化剂及其制备方法。该催化剂由晶体结构相似、禁带宽度相近的P型半导体BiOBr和N型半导体Bi₂WO₆复合而成，两种晶相之间形成了P-N异质结界面，外观呈微纳米尺度的巢形多孔状。

中国发明专利申请号201610402856.0公开了一种以氢氧化钠、钨酸钠和硝酸钴为原料制备CdS/CoWO₄异质结复合光催化剂的方法。取适量的钨酸钠，加入到含有氯化钴的溶液中，在搅拌下加入一定量氢氧化钠，调节溶液pH，水热反应，将得到的沉淀用乙醇和去离子水交替清洗三遍；将得到的CoWO₄超声分散在去离子水中，加入等物质量的硫脲和醋酸镉，继续搅拌混合均匀后进行水热反应，反应结束后，将沉淀过滤，洗涤，烘干，得到CdS/CoWO₄异质结复合光催化剂。