[发明专利]一种新型Z型光催化剂CeO2

说明书

本发明属于光催化降解制氢领域，具体涉及一种新型Z型光催化剂CeO₂/CeVO₄/V₂O₅及其制备方法和应用，本发明将CeVO₄作为导电通道被巧妙地引入到CeO₂和V₂O₅之间。所述光催化剂制备方法如下：将CeO₂和V₂O₅分散在去离子水中，持续搅拌30min后，将溶液的pH调节至酸性，离心，收集沉淀，干燥，煅烧1.0‑5.0h，得到目标产物。本发明所制备的光催化剂CeO₂/CeVO₄/V₂O₅成本低，去除效率高，处理时间短，无二次污染，可广泛应用解决环境污染问题和能源短缺问题，前景广阔。

技术领域

本发明属于光催化降解制氢领域，尤其涉及一种新型Z型光催化剂 CeO₂/CeVO₄/V₂O₅及其制备方法及光催化降解亚甲蓝。

背景技术

随着工业化和城市化的发展，一系列能源和环境问题不断涌现。可持续能源供应和环境保护是当今世界发展面临的两大重要挑战。近几十年来，由于人类不合理的生产活动，自然水资源已受到严重污染。特别的，染料工业应用的日益普及是水污染的主要来源之一。据估计，超过10万多种商用染料，年产量超过7 万吨的染料被广泛应用于纺织、化妆品、造纸、制药和营养工业。染料废水的非法排放对环境的可持续性和人类健康构成了极大的威胁。目前，一些针对性的方法例如离子交换、化学絮凝、活性污泥和活性炭吸附等被应用于去除废水中有机污染物(特别是某些染料)。虽然已经取得了很大的进展，但这些方法存在着成本高、去除效率低、处理时间长、有时还会造成二次污染等局限性。因此，迫切需要开发一种经济、环保的方法来去除废水中的污染物。近年来，光催化作为一种创新绿色的技术受到了学术界的广泛关注。众所周知，光催化技术的使用不仅可以消除废水中的污染物，而且可以通过水的裂解获得理想的氢能。在众多能源载体中，氢能是一种热值较高的清洁能源载体。通常，在光催化制氢过程中，需要一个具有还原性的空穴牲剂来提高光催化制氢能力。然而，废水中的污染物恰恰具有这种性质。因此，光催化降解污染物和理想氢能生产可以同时进行。由此可见，光催化是一种潜在方法对于解决能源短缺和环境污染问题的。

为了在消除有机污染物的同时获得理想氢能，设计一种具有较负导带(CB) 电位和较正价带电位(VB)的特殊光催化体系是必要的。许多研究表明，一些Z 型光催化体系恰好具有这样的优点。一般来说，一个Z型光催化系统由两个具有不同带隙的半导体组成。在这样的Z型光催化体系中，光的吸收范围能够被明显扩大，光生电子和空穴对的复合也被有效的抑制了，进而得到了一个具有较强氧化还原能力的复合光催化体系。因此，它是一个理想的系统对于消除有机污染物的同时产氢。然而，为了构建一个高效的Z型光催化体系，寻找一个合适的导电通道来促进光生电子的转移是至关重要的。先前使用的导电通道通常是一些贵重的金、碳纳米管和石墨烯等。虽然它们能在一定程度上促进光生电子的转移，但也存在一些不足。传统的导电通道需要被额外引入到光催化系统中。但事实上，传统导电通道的引入是非常困难的。而且，即使传统的导电通道在形式上形成了，也不利于电子的通过。随着传统导电通道的引入，导电通道与两种半导体光催化剂之间形成了两个新的界面。电子很难连续地通过这些界面。此外，粒子之间的接触通常是点对点的，电子通过这种导电通道仍然是一个瓶颈。因此，以防电子在传输遇到瓶颈，引入接触面大但不形成明显界面的导电通道是非常重要的。