[发明专利]用于降解有机污染物的光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及可见光响应的光催化剂，特别涉及用于降解有机污染物的光催化剂及其制备方法。

背景技术

20世纪，经济的快速增长和工业化大生产带来了负面效应——地球生态环境的日益恶劣。水和大气中的农药、烷基酚类等环境荷尔蒙及恶臭物质严重威胁着人们安全而舒适的生活。目前，各国政府已经充分意识到环境问题的严重性，把环境净化与能源开发等问题一起提升到关系国家生存与发展的战略高度来对待，因而这方面的研究与技术开发备受关注。在众多的环境污染治理技术中，光催化技术是一种全新的“绿色技术”，以其低成本，无二次污染，应用范围广的优点，越来越受到各国政府的普遍重视，并成为各国产业界和学术界研究的热点。

光催化剂是一种半导体材料，在吸收能量大于其禁带宽度的光时，价带上的电子会被激发跃迁至导带，从而形成电子空穴对。由于它们具有很强的氧化、还原能力，可以将周围的化学物质氧化或者还原。光催化技术就是依据这一原理降解污染物，从而达到净化环境的目的。目前较为成功的光催化剂是纳米TiO₂，它具有良好的化学稳定性、抗磨损性、耐光腐蚀、低成本和无毒等优点，除被用于降解有机物和杀菌，在光解水和太阳能电池的制备等方面也有广泛的应用。其缺点是：由于二氧化钛的禁带(3.2eV)过宽，光吸收范围仅限于紫外光区，对太阳能的利用率过低(约4％)，限制了它的大规模应用。因此，为了有效的利用太阳能，同时满足室内无紫外线环境光催化净化的需求，寻找可见光响应的光催化剂势在必行。

开发新型可见光响应催化剂的方法主要有对宽带隙半导体的掺杂(金属离子或非金属离子)、光敏化和半导体复合等。对TiO₂的改性是其中的重要组成部分，从最初的金属离子掺杂，到现在的非金属离子掺杂和多种离子共掺杂，已有许多研究被报道。但从目前研究结果看，它们在太阳光照射下的催化活性并不是很高，稳定性方面也存在一些问题。光敏化催化剂则受到使用范围的限制。

相对而言，半导体复合催化剂更具开发前景，它的基本组合是一个宽带隙半导体和一个窄带隙半导体，半导体组合选择余地大，而且化学性质稳定，兼具两个半导体的物化性质(酸性、比表面等)，这些都有利于开发出高效的可见光催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供制备方法简单、成本低廉、对有机污染物的可见光降解性能优良的用于降解有机污染物的光催化剂及其制备方法。

为实施该发明目的，采用的技术方案为：

用于降解有机污染物的光催化剂，其特征在于：该催化剂为钒钇复合氧化物，化学组成通式为V_xY₁O_(2.5x+1.5)，x为钒钇摩尔比，0.3≤x≤3.5。较佳的是x为2.0或1.5。

该催化剂的制备方法，包括以下步骤：在搅拌的情况下，按钒钇摩尔比将偏钒酸铵溶液与硝酸钇溶液混合，生成沉淀物；沉淀经搅拌陈化后蒸发去除溶液中的水份，所得固体烘干，最后在400-600℃温度下焙烧，冷却后即得该催化剂成品。

本发明提供的另一种催化剂为：用于降解有机污染物的光催化剂，其特征在于：该催化剂由V_1.5Y₁O_5.25复合氧化物和贵金属Pt组成，V_1.5Y₁O_5.25复合氧化物负载微量的贵金属Pt，贵金属Pt与V_1.5Y₁O_5.25复合氧化物的质量比为m，0＜m≤0.008。较佳的是m＝0.005或m＝0.001。

该催化剂的制备方法，包括如下步骤：在搅拌的情况下，按钒钇摩尔比1.5∶1将偏钒酸铵溶液与硝酸钇溶液混合，生成沉淀物；沉淀物经搅拌陈化后蒸发去除水份，所得固体烘干，最后在400-600℃温度下焙烧，冷却后得到V_1.5Y₁O_5.25复合氧化物；将V_1.5Y₁O_5.25复合氧化物放入氯铂酸溶液中，在暗室中浸渍，然后烘干，最后光照即得该催化剂成品。所述氯铂酸溶液中Pt含量为0.0015g/ml。上述硝酸钇溶液可以是氧化钇与浓硝酸反应获得，也可以将硝酸钇直接溶于水获得。