[发明专利]核-壳结构的铌铋钇基复合磁性颗粒光催化剂、制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型光催化剂、制备及应用，尤其粉末催化材料Y_3-xBi_xNbO₇(0.5≤x≤1)及“磁性颗粒核-光催化剂壳”结构的γ-Fe₂O₃-Y_3-xBi_xNbO₇(0.5≤x≤1)(光催化剂壳)、SiO₂-Y_3-xBi_xNbO₇(0.5≤x≤1)、MnO-Y_3-xBi_xNbO₇(0.5≤x≤1)，制备工艺，经光催化去除水体中的有机污染物的应用，及光催化分解水制取氢气的应用。

背景技术

在水体环境中，难于生物降解的有机污染物的处理一直是水处理领域中的难点和热点课题。难于生物降解的有机污染物对人体的健康有极大的危害，对生态环境拥有巨大的破坏作用，因此应该寻找优良的技术及工艺去除水体中的这类污染物。由于常规生化处理方法对这类物质的去除效果差或基本无处理效果，必须采用光催化高级氧化技术及新型光催化材料对其有针对性的去除。进而导致水中难降解性有机物的新型高级氧化处理技术的开发研究成为目前国际环境工程领域的热点和前沿课题。此外，采用低廉的成本制备新型洁净的能源氢气也是目前的热点课题，基于此，研制能够利用太阳能且具有可见光相应的新型光催化材料也迫在眉睫。

新型半导体光催化材料及光催化高级氧化技术是各国科学家们公认的处理水中难降解性有机物最有效、最有市场前景的催化材料和技术工艺，利用新型半导体光催化材料及光催化高级氧化技术可以高效率地降解水体中的难降解性有机污染物，光催化高级氧化技术在难生物降解性有机物的矿化分解等方面比电催化、湿式催化氧化技术具有明显的优点，此外光催化高级氧化技术及半导体光催化材料也是目前分解水制取氢气较廉价和最环保的技术和催化材料。但上述光催化技术及半导体粉末催化材料在去除水体中有机污染物方面与分解水制取氢气方面尚未工业化，主要存在如下两个问题：(1)悬浮体系光催化体系光催化效率高，存在催化剂后处理问题，如果将光催化剂固定在玻璃等材料上可以解决光催化剂的分离回收问题，但其光催化效率却明显低于悬浮体系；(2)二氧化钛仅能吸收紫外光，在可见光范围没有响应，对太阳光的利用率低(4％)，而太阳光谱中紫外光部分只占不到5％，而波长为400-750nm的可见光则占太阳光谱的43％，如果能将太阳光中的紫外光波段和可见光波段同时充分利用起来，光量子效率将会得到很大提高。因此，在保证较高的光催化效率的前提下解决光催化剂的回收和量子效率问题成了光催化去除水体中有机污染物及光催化分解水制取氢气工业化应用的关键。