[发明专利]Y3-xNdxNbO7-沸石复合多孔纳米催化材料的制备及应用

说明书

新型纳米结构材料，Y_3‑xNd_xNbO₇(0.5≤x≤1)粒径为0.15～0.3微米，Y_3‑xNd_xNbO₇(0.5≤x≤1)、Y_3‑xNd_xNbO₇(0.5≤x≤1)‑沸石复合材料粒径为0.2～0.4微米，及Y_3‑xNd_xNbO₇(0.5≤x≤1)/氢桥混配物复合修饰光电极。新型催化材料的应用，利用Y_3‑xNd_xNbO₇(0.5≤x≤1)、Y_3‑xNd_xNbO₇(0.5≤x≤1)‑沸石复合材料作为光催化剂，在可见光条件下降解被污染水体中有机污染物(包括辛硫磷(C₁₂H₁₅N₂O₃PS))、亚甲基兰(C₁₆H₁₈ClN₃S)、磺胺甲恶唑(C₁₀H₁₁N₃O₃S)等，光源为氙灯，采用截止滤光片(λ＞420nm)；在可见光或紫外光条件下分解水制氢，催化剂粉末表面或分别负载Pt、NiO和RuO₂辅助催化剂，光源为氙灯或高压汞灯，采用截止滤光片(λ＞420nm或λ＞390nm)。催化剂粉末均匀分布在水溶液内，整个光照反应在密闭不透光的环境下进行。

技术领域

本发明涉及两种新型光催化剂及一种新型光电极、制备及应用，尤其粉末催化材料Y_3-xNd_xNbO₇(0.5≤x≤1)、Y_3-xNd_xNbO₇(0.5≤x≤1)-沸石复合多孔纳米催化材料及Y_3-xNd_xNbO₇(0.5≤x≤1)/氢桥混配物复合修饰光电极，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

近些年来，随着经济的发展，印染废水、农药、化工制药等大量排入河流、湖泊等水域，由此引发的有毒有机污染物污染环境问题已成为国际上十关注的重大问题。目前，人们普遍用生化法处理来处理有机废水。但对于有毒有机污染物污染的水体，传统的方法对其几乎没有去除效果，因为水中的亚甲基兰、磺胺甲恶唑、微囊藻毒素、毒死蜱和甲基对硫磷等难降解污染物会抑制生物活性，破坏生化处理系统的稳定性。对于以上用常规方法很难去除的污染物，国际上最受关注的、应用潜力最大的是光照射下的光催化技术(常采用的光催化剂为TiO₂半导体)。近年来全球规模的能源、环境问题越来越突出。化石燃料的大量燃烧所产生的二氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物已经造成了严重的环境污染问题，而同时化石资源的枯竭也导致了能源危机，为了缓解环境污染问题及应对能源危机，氢气作为洁净能源引起世界关注。但是，目前氢能的生产还主要是依靠煤、天然气的重整来获得，这必然会加剧非可再生能源的消耗并且带来环境污染问题。而利用光催化的水分解则是直接将光能转化为氢能，是从根本上解决能源及环境污染问题的理想途径之一，被称为“21世纪梦的技术”，受到了国内外科学家的高度关注。