[发明专利]一种粉末催化材料、复合光催化材料及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种高效粉末催化材料BiSnSbO₆及基于该粉末材料制备的BiSnSbO₆‑TiO₂复合光催化材料，并公开了其制备方法及相关应用。本发明通过采用四种金属元素复合的方法，制备出一种新型的三种金属元素复合的高效催化剂及基于该催化剂制得的复合光催化材料，在降解污染物方面具有很高的应用价值和推广价值。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，更具体的说是涉及一种粉末催化材料、复合光催化材料及其制备与应用。

背景技术

目前，环境问题已成为我国政府关注的一个重要问题，其中水污染问题更为人们所关注。工业生产是水体污染物的主要来源之一，其中许多污染物质难以生物降解，毒性大，且成分复杂具有致癌致畸致突变的危害。因此，迫切需要一种绿色环保且具有市场应用价值的处理技术来解决水环境污染的问题。

传统的生物处理法和物理化学处理法由于降解周期长，降解效率低，成本高昂以及可能产生二次污染等因素难以适应于日益复杂的水体环境污染物。而作为高级氧化技术的一种-光催化氧化技术，由于其降解污染物的效率高，速度快，适用性广，无二次污染以及其降解污染物的推动力来源于太阳能，运行费用低廉等优点，具有巨大的市场应用潜力，成为目前解决水污染问题最有力的手段。

TiO₂是目前市场上应用最广的光催化剂，但由于其带隙较宽，只对波长较短的紫外光产生响应，只能利用太阳光中约4％的紫外光部分，对太阳能的利用效率低，并且TiO2颗粒较小，不易分离与回用，从而限制了它的发展。

因此开发一种新型的可见光光催化材料，提高太阳的利用效率以及材料对污染物的降解效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种粉末催化材料、复合多孔纳米催化材料及其制备与应用，本发明制备的粉末催化材料BiSnSbO₆与复合光催化材料BiSnSbO₆-TiO₂，在可见光下处理水中的有机污染物，去除效果较好，表现出很好的发展前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种粉末催化材料的制备方法，所述粉末催化材料为BiSnSbO₆粉末催化材料，所述制备方法为蔓延合成法，包括如下步骤：

1)按摩尔比Bi₂O₃：SnO₂：Sb₂O₅：丙酮＝1:2:1：9的比例分别称取原料；

2)称取好原料后，添加丙酮，采用湿法球磨，在600r/min转速下混料6h，将混合均匀的原料压制成直径15mm，高度30-40mm的预烧坯体；

3)在SHS反应装置中进行自蔓延反应，反应结束后去除表面杂质，经球磨后得到前驱体；

4)将前驱体压制成片后，以5℃/min升温速率升温至1500℃±50℃，之后在此温度下保温3h，自然冷却研磨得到BiSnSbO₆粉末催化材料。

在上述制备方法中，丙酮极易挥发，湿法球磨中起助磨剂的作用。加入的丙酮使得粉末形成乳状液即可。

一种粉末催化材料的制备方法，所述制备方法或为固相烧结法，所述固相烧结法包括如下步骤：

1)按摩尔比Bi₂O₃：SnO₂：Sb₂O₅＝1:2:1的比例称取粉末状原料，混合均匀后研磨至粒径1.2-1.8μm；

2)在200℃±30℃下保温2±0.5h，烘干压制成片，放入高温烧结炉中烧制；