[发明专利]一种光催化剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化剂，这种催化剂的制备方法及其用途。

背景技术

利用光催化技术治理环境污染问题(降解和矿化有机污染物)和解决能源问题的关键是开发高催化活性的可见光响应型光催化剂，从而最大限度地利用太阳能，这也是目前光催化材料研究中的热点。CdX(X＝S、Se和Te)的禁带宽度与太阳光谱重叠得很好，因此，作为可见光响应型催化剂能够有效地利用太阳光，并已被用于光催化降解有机污染物和光催化分解水制氢。但是，在《Prog.Inorg.Chem.》杂志1994，41：21-144和《J.Electrochem.Soc.》杂志1983，130：28-33揭示了由于CdX(X＝S、Se和Te)存在严重的光腐蚀现象，即随着光催化反应的进行，X^2-(X＝S、Se和Te)被光生空穴氧化成单质X(X＝S、Se和Te)，阻碍了反应的进一步进行，使得催化性能很快下降，因此，限制了其单独作为催化剂的应用。目前，在《J.Phys.Chem.B》杂志1997，101：5010-5017和《J.Phys.Chem.》杂志1985，89：1327-1329公开了采用通过向反应体系中添加电子给体方法来抑制光腐蚀；在《J.Phys.Chem.C》杂志2009，113：6327-6359和《Chem.Commun.》杂志2009，3452-3454公开了与其它宽带隙的光催化剂复合抑制光腐蚀的方法；在《Int.J.HydrogenEnergy》杂志1998，23：427-4383公开了在CdX(X＝S，Se，Te)表面沉积金属铂等方法来抑制光腐蚀，从而提高光催化性能的方法。同时CdS做为敏化剂可用于染料敏化太阳能电池。《Appl.Phys.Lett》杂志2007，91：053503和《Electrochem.Commun》杂志2010，12：327-330报道了将CdS量子点敏化TiO₂光阳极，并取到了较好的光电转化效率。

本发明提出一种改进型光催化剂，这种催化剂的制备方法及应用，这种改进型光催化剂可以抑制光腐蚀作用。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种光催化剂，该催化剂可以抗光腐蚀作用，在光催化反应中催化性能高。

本发明的另一个目的是提供本发明的光催化剂的制备方法。

本发明的再一个目的是提供一种降解有机污染物的方法，该方法使用本发明的光催化剂。

本发明的再一个目的是提供一种光催化分解水的方法，该方法使用本发明的光催化剂。

本发明的再一个目的是提供所述的光催化剂在制备染料敏化太阳能电池中的应用。

本发明一方面提供了一种光催化剂，该催化剂的组成为经煅烧处理的CdX或含有CdX的复合物，其中X为S、Se或Te。光催化剂CdX为商品试剂分析纯或分析纯以上或采用化学方法合成。

优选地，所述的含有CdX的复合物为CdX与多孔陶瓷材料形成的复合物。

优选地，所述的多孔陶瓷材料为分子筛、多孔氧化铝或二氧化钛。

本发明另一方面还提供了一种制备本发明的光催化剂的方法，该方法包括步骤a：将CdX或含有CdX的复合物在含有氧气的气氛下300-500℃煅烧5-180分钟，得到所述的光催化剂。

优选地，在350-450℃煅烧30-120分钟。

最优选地，在400℃煅烧60分钟。

优选地，含有氧气气氛下的气体流速为5-800mL/min。

优选地，首先将CdX与挥发溶剂混合并充分研磨再进行步骤a。

更优选地，所述的挥发溶剂为乙醇。

优选地，首先将CdX负载在多孔陶瓷材料上，形成含有CdX的复合物，再进行步骤a。

优选地，CdX与多孔陶瓷材料的质量比为1∶5-20。

更优选地，CdX与多孔陶瓷材料的质量比为1∶5-10。

最优选地，CdX与多孔陶瓷材料的质量比为1∶10。

本发明再一方面还提供了一种降解有机污染物的方法，该方法使用本发明的光催化剂。

优选地，所述的有机污染物包括亚甲基兰、甲基橙、罗丹明B和甲基红中的一种或多种。

最优选地，所述的有机污染物为亚甲基蓝。

本发明再一方面还提供了光催化分解水的方法，该方法使用本发明的光催化剂。