[发明专利]一种卤氧铋光催化泡沫及其制备方法

说明书

本发明公开了一种卤氧铋光催化泡沫及其制备方法。所述光催化泡沫包括卤氧铋光催化剂和承载泡沫两部分，所述承载泡沫是所述光催化剂的载体，通过生产工艺使得所述光催化剂附着于所述承载泡沫之上；通过改变所述承载泡沫和所述光催化剂，可以形成系列化的卤氧铋光催化泡沫产品。所述制备方法包括材料准备、载体浸渍和洗涤干燥3个步骤。本发明提供的系列光催化剂产品对可见光和紫外光均能吸收，负载工艺简单，负载结合牢固，降解性能优异；将光催化剂负载于泡沫上，增强了产品的吸附功能，有利于催化剂的回收和反复应用；光催化泡沫的密度可以按需调节，适应于各种实际应用情况。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，具体涉及一种卤氧铋光催化泡沫及其制备方法。

背景技术

1. 光催化技术及意义

随着近几十年来经济的高速发展，环境污染问题日益严重，如工业生产排放的废水、废气、废渣，工农业生产的有毒有害化学品，人们生活中排放的烟尘、污水、垃圾等造成的污染己经严重威胁到人类的生存。因此，如何有效的治理污染、保护环境自然己成为当今社会所面临及亟待解决的难题。光催化以室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术，在环境净化和新能源开发方面具有巨大的潜力。

2. 光催化在环保方面的应用

随着社会的快速发展，环境污染问题也日益显著。各种有毒、有害污染物在空气、水和土壤等环境中不断积累和转移，严重破坏生态平衡，也危害着人类健康。1977 年，美国科学家 Frank 等研究发现二氧化钛（TiO₂）能有效催化氧化CN^-为OCN^-。这一具有划时代意义的工作首次提出了难降解污染物治理的新技术，由此开辟了光催化技术在环保领域的潜在应用前景，继而带来了环境治理的技术革命。

1991年Matthews等对水体中34种有机物进行光催化分解研究，证明了TiO₂光催化可以将水中的烃类、卤代物、表面活性剂、染料、羧酸等完全氧化。值得一提的是，光催化能将许多物质降解得十分彻底，最终产物除了CO 和H₂O外，初始污染物中含有的卤素、硫、磷和氮等分别被转化为X^-、SO₄^2- 、PO₄^3- 、NO^3-等无机盐离子，大大减轻甚至完全消除了危害性。 此外，光催化能够解决汞、铬、铅等重金属离子的污染问题。有报道以ZnO／TiO₂为催化剂，以日光为光源，利用ZnO和TiO₂ 的协同光催化作用对电镀含铬废水进行处理，使Cr⁶⁺离子还原为Cr³⁺ 离子，再以氢氧化物形式除去后者，从而达到治理的目的。

其中，半导体光催化剂在合适的光照射下，首先形成光生电子-空穴对和羟基自由基等一系列具有强氧化性和还原性的物种，这些物种与吸附其表面的物质发生氧化还原反应，对这些物质实现有效的分解，从而实现降解、消毒、脱色、除臭等。因此，半导体光催化在环境污染治理方面具有重要的应用前景。

3. 国内应用现状

目前主要应用的是二氧化钛（TiO₂）半导体光催化剂，其在紫外光（波长<365nm）光照条件下，可以将环境中的有害有机物降解为二氧化碳和水，而且可以通过氧化去除大气中低浓度的NO_x和含硫化合物（如硫化氢、二氧化硫）等有毒气体。另外，二氧化钛（TiO₂）由于具有光催化性能，还在抗菌除臭、污水处理、空气净化等方面有广阔的应用前景。

但是二氧化钛（TiO₂）光催化剂存在以下不足：

1）对太阳光利用率不足，不能吸收可见光能量，因而在大部分使用场合需要外加紫外光源；