[发明专利]一种光催化剂SrO-ZnO及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，特别涉及一种光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着工业生产的快速发展，能源和环境污染问题一直受到人们的普遍关注。工业污染治理技术的要求提高，光催化技术在环境治理方面的研究也越来越多。利用太阳能源光催化降解污染物已经是人们研究的热点之一。半导体材料在光的照射下，通过把光能转化为化学能促进化合物的合成或使化合物降解，这就是所谓的光催化技术。

光催化技术作为一种“绿色”技术，其在治理水污染方面，有着与传统治理水污染技术不可比拟的很多的优点：(1)操作简便，耗能较低；(2)光催化反应一般在常温常压条件下就可进行，所需的反应条件温和，而且无机以及有机污染物能够被部分或者完全降解，从而使很多的环境污染物降解生成H₂O和CO₂，不会产生二次污染；(3)可以利用太阳光作为光源；(4)有些光催化剂成本低，低毒甚至无毒，稳定性高并且可以重复利用。光催化技术不仅可以用于处理水污染的问题，而且还可以用于处理大气污染、土壤污染、杀菌等多个方面，光催化技术显示出了极其广阔的应用价值。

通常将TiO₂作为催化剂用于环境净化方面，例如黄娟茹等在工业催化，2007，15(1):1-7中报道了TiO₂光催化剂掺杂改性的研究进展；李慧泉，张颖，崔玉民等在石油化工，2011，40(4):439-443中报道了TiO₂纳米光催化剂的低温制备及其性能。近年来还发展了氮化碳(C₃N₄)催化剂用于环境净化，其具有无毒、无二次污染等优点，但氮化碳(C₃N₄)的光催化性能还有待提高。

一种改性方式是TiO₂与氮化碳复合形成光催化剂，例如CN101791565A公开了一种TiO₂石墨相氮化碳异质结复合光催化剂及其制备方法，该催化剂结构为：核为TiO₂纳米粒子，壳为石墨相氮化碳层。制备方法包括以下步骤：a)通过水热反应制备表面密勒胺包覆的TiO₂纳米粒子；b)水洗、分离、干燥后，经煅烧即得TiO₂石墨相氮化碳异质结复合光催化剂。但TiO₂纳米粒子不易形成，而且容易发生团聚，石墨相氮化碳壳层催化作用有限。

因此，寻找一种可用于污水处理，无毒、无污染并且光催化性能稳定的可见光催化剂的问题亟待解决。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：用可溶性锌盐和可溶性锶盐作为原料，在碱性条件下进行反应，再将得到的固体进行煅烧，任选地进行冷却和粉碎，制得光催化剂SrO-ZnO，所述光催化剂在紫外光或可见光照射下均对有机染料，特别是偶氮类有机染料具有良好的催化降解作用，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供一种制备光催化剂SrO-ZnO的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将可溶性锌盐与可溶性锶盐溶解于溶剂中，调节体系的pH至碱性，将得到的固体从反应体系中分离出来，对分离得到的固体进行洗涤，任选地进行干燥；

(2)将步骤1得到的固体进行煅烧，煅烧后任选地进行冷却和粉碎，制得的光催化剂。

第二方面，本发明还提供根据上述第一方面所述方法制得的光催化剂SrO-ZnO，其特征在于，

所述光催化剂，基于光催化剂的总重量，其中锶元素的重量分数为0.5％～5％，优选为1％～4％，如1％、1.5％、2％和3％；和/或

根据其红外光谱，其在波数为1620cm^-1、1200cm^-1和1110cm^-1处存在吸收峰；和/或

根据其光致发光谱，其在波长为350～480nm范围内存在较强的发光信号。

第三方面，本发明还提供根据上述第二方面所述光催化剂在治理染料污水，特别是有机染料污水，尤其是含有偶氮类有机染料污水方面的应用。

附图说明

图1示出样品的红外光谱图；

图2示出样品的光致发光光谱图；

图3示出样品的紫外-可见漫反射光谱图；

图4a示出样品紫外光催化活性；

图4b示出样品可见光催化活性；