[发明专利]一种复合壳核结构液态金属的光催化剂的制备方法

说明书

一种复合壳核结构光催化剂的制备方法是以液态金属微纳米悬浮液、金属粉末、镓金属氧化物为原材料，分别经过纳米金属颗粒和液态金属微纳米颗粒制备、负载金属颗粒的球形液态金属催化剂的制备、壳核结构的多功能球形复合催化剂的制备等步骤制得。本发明降解亚甲基蓝效果好，亚甲基蓝溶液的初始吸光度为1.5，经过复合催化剂在氙灯下降解120分钟，其吸光度仅能达到0.24，本发明降解刚果红效果好，刚果红初始吸光度为0.58，经过含W的液态金属复合催化剂在氙灯下降解18小时后，其吸光度仅能达到0.15，表现出良好的光催化性能，本发明制备方法简单可行，值得市场推广应用。

技术领域

本发明涉及一种复合壳核结构光催化剂的制备方法，具体涉及一种α/β/γ-Ga₂O₃修饰基于液态金属/金属氧化物微纳米壳核结构新型复合催化剂的制备方法。

背景技术

世界性的环境污染与生态破坏，使人们对全新无污染的清洁生产给予极大的关注。环境污染是人类可持续发展所面临的一个重要问题，而光催化降解技术的开发和应用，为解决这一难题提供了新的途径。光催化拥有效率高、反应条件温和的特点，在新能源开发，环境治理方面成为了一颗闪亮的明珠，发挥了重要作用，例如在治理环境污染方面，可利用太阳能光催化有机污染物的降解；在能源开发方面，可利用光催化分解水制氢，光还原CO₂等，有效协助人类面对各种挑战，近年来备受关注。

在光催化降解方面，利用一种光催化剂降解有机污染物，将有机污染物降解为小分子有机酸及其他无毒物质，从而起到保护水源，改善土壤的作用，从目前该领域动态看，有较为普遍的TiO₂纳米光催化剂。

微纳米液态金属显著改变并提升了宏观液态金属的特定物理化学性能，展现出宏观液态金属力所不及的性能。在金属复合材料领域，纳米液态金属表现出更高的颗粒融合的势垒，显著地提升了产品的分散程度和可控性。液态金属作为光催化剂的报道近期才提出，综合目前光催化领域的状态，目前，还没有基于一种α/β/γ-Ga2O3修饰液态金属微纳米壳核结构制备新型复合催化剂的出现，也未将该复合催化剂应用到光催化分解水制氢及光催化还原CO₂方面。

因此，开发新型光催化剂，是本领域人员待解诀的问题，但在实际制备过程中，将纳米金属粉末、液态金属微纳米悬浮液混合时，容易出现金属颗粒与液态金属混合不均，从而导致后续制得的负载型催化剂内负有的各种金属粉末占比不同导致催化效果下降。此外，利用镓金属氧化物修饰负载金属颗粒的球形液态金属催化剂时，如果各类工艺参数控制不当，最终导致无法制得所需产物。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种复合壳核结构光催化剂的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种复合壳核结构光催化剂的制备方法，其特征在于，它是以液态金属微纳米悬浮液、金属粉末、镓金属氧化物为原材料，分别经过纳米金属颗粒和液态金属微纳米颗粒制备、负载金属颗粒的球形液态金属催化剂的制备、壳核结构的多功能球形复合催化剂的制备等步骤制得。

进一步，所述液态金属微纳米悬浮液是将液态金属混合，置于磁力搅拌器中以55~65℃，持续搅拌30~40分钟，得到液态合金，然后置于适宜容器中，加入少量超纯水，然后置于超声清洗仪中，设置温度为20~40℃，超声60~70min，即得液态金属微纳米悬浮液；所述液态金属是镓、铟、锡、铋、锌和铅中两种或多种；所述液态金属合金与超纯水的质量比为1:5~8。

进一步，所述液态金属优选为镓铟合金或镓铟锡合金，所述镓铟合金中镓和铟质量比为3:1，在60~65℃温度下磁力搅拌30分钟制得；所述镓铟锡合金中镓、铟和锡的质量比为67:20.5:12.5，在60℃水浴加热下，磁力搅拌30分钟制得。

进一步，所述金属粉末为银、铜、钯、铜、钨、钼、镍中的一种或多种。