[发明专利]SnO2光子晶体/TiO2复合膜光催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的SnO₂光子晶体/TiO₂复合膜光催化剂及其制备方。该催化剂适用于光催化过程、大气净化、污水处理等多个方面。

背景技术

TiO₂由于其光催化活性高、化学稳定、安全无毒以及成本低廉等优点，被认为是最具有开发前途的环保型光催化材料，在大气和水中污染物的降解、太阳能电池等领域有广阔的应用前景。但至今TiO₂作为光催化材料尚未得到大规模应用，重要原因是TiO₂的量子产率低和禁带宽度大造成的光利用效率低(例如太阳光的利用效率只有～1％)。锐钛矿晶型TiO₂的禁带宽为3.2eV(电子伏特)，只吸收小于387nm波长光的能量，这部分光能量只占太阳光能量的大约4％。如何提高光利用效率是TiO₂光催化剂大规模应用的一个关键，它对开拓新型环保能源、控制和治理环境污染具有十分重要的意义。

下面是已经报道的主要的提高TiO₂光利用率的方法：

CN 200410016323报道了一种氮掺杂氧化钛介孔光催化材料，其特征在于以氧化钛为基体，晶相为锐钛矿相，含氮1.6～7.6％，介孔孔道尺寸为1～8nm。这种氮掺杂氧化钛介孔光催化材料的UV-vis光谱在735nm就开始吸收，用作光催化剂经过4个小时，可使90％的亚甲基兰降解。

CN 200810196528报道了一种贵金属修饰二氧化钛光催化剂的制备方法，首先用TiO₂、贵金属水溶性盐和有机物配制混悬液，调pH至1～12后超声震荡，投入光催化反应器中在功率8～125W紫外光源下于0～90℃反应0.5～8小时，经分离、洗涤、干燥后得到由贵金属Ag或Au或Pt或Pd修饰的TiO₂光催化剂，其中，TiO₂的含量为90～99.99％、贵金属含量为0.01～10％。该催化剂光催化降解活性高，表面疏水性强，附着的降解产物容易清洗。

CN02103829报道了一种纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法，所述催化剂包含半导体材料掺杂的纳米二氧化钛作为基体和包敷在所述基体上的共轭体系有机物。其中纳米二氧化钛光催化剂达到纳米级分散程度，颗粒尺寸为100nm以内。试验结果表明此种光催化剂对水中的有机污染物如脂肪、苯等有较明显的降解作用。

另外，Hore等在TiO₂光催化剂中引入大孔使光在TiO₂催化层中散射，从而增加光程，最终提高光的吸收率(Sakatani Y.，Grosso D.，Nicole L.et al.，J.Mater.Chem.2006，16，77-82)。