[发明专利]一种多孔型硒化钴光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染控制新材料的开发领域，尤其涉及一种催化降解废水或废弃污染物的多孔型硒化钴光催化剂的制备方法。

背景技术

1972 年，Fujishma 和Honda 在等发现了用纳米二氧化钛作为光阳极进行紫外光光照可以分解H₂O为H₂和O₂，这标志着多相光催化从基础研究到应用研究新时代的开始。自此，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，多相光催化研究日益引起人们的关注。它的目标是利用自然界最为丰富的能源——太阳光能来应用于能源转化与利用。

但是由于TiO₂ 的禁带宽（Eg=3.2 eV）导致其不能有效利用太阳光中的可见光部分，并且TiO₂ 光生电子-空穴对的复合概率较高，降低了其量子效率，以至于至今没有大规模工业应用。

钴类催化剂应用较广，特别是在催化氧化一些难降解的污染物方面，有较好的应用前景，比如：在室温下催化氧化甲醛、催化氧化环己烷等有机物。利用液相合成方法得到了一种非整数比硒化钴(Co0.85Se)纳米片，制备过程无需使用有机模板和表面活性剂，片的厚度不到10纳米；研究表明,合成得到的产品可有效吸附有机染料亚甲基蓝,可用于吸附污水中的有机染料（《中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集》2012年）。但该材料颗粒太小，固液分离困难，需要负载到载体上才能充分发挥其催化效力；通过一步低温水热合成方法，在导电玻璃上原位生长了硒化钴和硒化镍纳米晶，无需任何后处理，直接应用于染料敏化太阳电池，获得了优良的电池性能，特别是硒化钴具有比金属铂更高的电催化性能（JACS, DOI: 10.1021/ja303034w）。目前硒化钴类的催化剂由于需要载体才能有较大的比表面积，因此开发自成孔，具有较大比表面积的催化剂，对该类催化剂的推广应用具有积极意义。

水滑石类化合物（LDHs）是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。水滑石化学结构通式为：[M²⁺_1-xM³⁺x (OH)₂]^x+ [(A^n- )_x/n·mH₂O]，其中M²⁺和M³⁺分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg^2＋、Ni²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Pd²⁺、Fe²⁺等二价阳离子和Al³⁺、Cr³⁺、Co³⁺、Fe³⁺等三价阳离子均可以形成水滑石；A^n–为层间阴离子，可以包括无机阴离子，有机阴离子，配合物阴离子、同多和杂多阴离子；x为M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的摩尔比值，大约是4:1到2:1；m为层间水分子的个数。其结构类似于水镁石Mg(OH)₂，由八面体共用棱边而形成主体层板。位于层板上的二价金属阳离子M²⁺可以在一定的比例范围内被离子半价相近的三价金属阳离子M³⁺同晶取代，使得层板带正电荷，层间存在可以交换的的阴离子与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。层间的阴离子可被交换，经过一系列改性，水滑石材料可以得到许多种性能各异的物质。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术中载体价格高、负载工艺负责的不足，提供一种多孔型硒化钴光催化剂的制备方法。