[发明专利]一种整体式可见光催化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种整体式可见光催化材料及其制备方法，该材料具有连续的多孔结构，形状易设计，吸附性能及可见光催化降解性能优异。制备步骤：(1)以氧氯化锆、乙酰丙酮、双氧水及无水乙醇为原料配制氧氯化锆前驱体溶液；以乙醇为溶剂配制硼酸乙醇混合溶液；以水为溶剂配置葡萄糖溶液；以乙醇为溶剂配置正硅酸乙酯乙醇溶液，将以上溶液混合均匀得到硼硅锆前驱体溶液；(2)将硼硅锆前驱体溶液水浴加热，将海绵浸渍在溶液中，取出并烘干，重复浸渍烘干后高温热处理后即可得到一种整体式可见光催化材料。本发明原料廉价易得，工艺简单易控，样品形状可设计，并且有较大的比表面积，并且在可见光范围内具有高效稳定的光催化性能和循环利用的优点。

技术领域

本发明属光催化剂的制备技术领域，特别涉及一种整体式可见光催化材料及其制备方法。

背景技术

环境问题和能源问题是人类面临的最大挑战。目前，半导体材料光催化技术为治理环境污染和高效利用太阳能提供了有效的途径。其中最具代表性的TiO₂光催化剂具有无毒、稳定性好、成本低、催化活性高等优点，在催化领域得到了广泛应用。然而，TiO₂是一种宽带隙的半导体材料，仅能被占太阳光总量3％-4％的紫外光激发，对太阳光的利用率低，而且光催化效率低，从而严重制约了TiO₂光催化剂的进一步发展发展应用。因此，研究新型的光催化剂，提高其对太阳光的利用率及光催化效率，已经成为各国科研工作者的研究重点。

公开的研究报道中，研究中主要通过元素掺杂与贵金属沉积，染料敏化、形貌结构调控以及负载型纳米光催化剂来制备复合型光催化剂提高光催化效率，但以上方法主要以纳米级材料及粉体材料为主，不利于回收利用，而且难以保持较高的光催化活性。不同于粉体式光催化剂难以回收利用，整体式光催化材料可以重复使用并且循环降解效果优异，因而在未来的光催化降解净化领域将有很大的应用前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种整体式可见光催化材料及其制备方法，具有原料廉价易得，工艺简单易控，样品形状可设计，且比表面积大，吸附效率高，并且在可见光范围内具有高效稳定的光催化性能和优异的循环利用性能的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种整体式可见光催化材料及其制备方法，步骤如下：

(1)氧氯化锆前驱体溶液的配制：称取一定量的氧氯化锆，量取一定体积的乙酰丙酮、双氧水，以无水乙醇为溶剂，将氧氯化锆、乙酰丙酮、双氧水溶于无水乙醇中，搅拌均匀得到氧氯化锆前驱体溶液。

(2)硼酸溶液的配制：按照氧氯化锆与硼酸的摩尔比为1:5-1:8称取一定质量的硼酸，将硼酸溶解于无水乙醇中，60℃水浴加热搅拌5-15min得到硼酸溶液。

(3)葡萄糖溶液的配制：按照氧氯化锆、葡萄糖质量比为1:1-4:1称取一定质量的葡萄糖，将葡萄糖溶解于去离子水中，得到葡萄糖溶液。

(4)正硅酸乙酯溶液的配制：按照氧氯化锆与正硅酸乙酯的摩尔比为1:3-1.5：3计算所需的正硅酸乙酯量，按照体积比1:2-1:5分别量取一定体积的正硅酸乙酯和无水乙醇，混合均匀，得到正硅酸乙酯溶液。

(5)硼硅锆前驱体溶液的配制：在持续磁力搅拌下，依次滴加正硅酸乙酯溶液、硼酸溶液、葡萄糖溶液到氧氯化锆前驱体溶液中，磁力搅拌1-2h，制得硼硅锆前驱体溶液，继续水浴60-80℃加热搅拌6-8h备用。

(6)整体式可见光催化材料的制备：将一定形状尺寸的海绵浸渍在步骤5所制备的前驱体溶液中，随后60-80℃烘干后，重复浸渍烘干1-5次。将烘干后的海绵放置于马弗炉中，500-900℃下热处理2h，得到整体式可见光催化材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：