[发明专利]一种高催化活性的光催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种高催化活性的光催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的一种高催化活性的光催化剂，包括热稳定型调色材料、硅藻土和光催化剂，所述热稳定型调色材料、硅藻土和光催化剂的质量比为1～30:1～30:5～50；所述热稳定型调色材料的耐热温度大于580℃。在本发明中，所述硅藻土可以有效捕获废水或空气中的有机污染物，热稳定型调色材料能够显著提高光催化剂的可见光吸收，本发明在调色材料和光催化剂的共同作用下大大提高了光生电子与空穴的分离效率，进而提高了催化效率，加快了有机污染物的降解。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种高催化活性的光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，环境污染受到社会广泛关注，尤其是有机污染物。尼古丁、甲醛、苯、甲苯等作为有机污染物的主要成分威胁着人类的健康，这些污染物主要来源于工业废水或住宅、学校、办公室、商场、宾馆、公共建筑物以及各种公众聚集场所的室内外装修所用材料、家具或颜料等。尤其是室内装修材料释放的有机污染物，时刻威胁着人类的健康，因此能够高效除去这些有机污染物是非常有必要的。

目前除去废水或空气中有机污染物的主要方法之一是采用光催化的方式降解废水或空气中的有机污染物。光催化的原理是利用光来激发化合物半导体，利用它们产生的电子和空穴来参加氧化-还原反应。当能量大于或等于能隙的光照射到半导体上时，其价带中的电子将被激发跃迁到导带，在价带上留下相对稳定的空穴，从而形成电子-空穴对。其中电子被溶解氧所捕获形成超氧自由基(·O^2-)，而空穴则将吸附在催化剂表面，将水和氢氧根离子氧化成羟基自由基(·OH)，这两类物质均具有很强的氧化性，从而将材料表面的污染物氧化成CO₂和H₂O。

传统的光催化材料虽然具有一定的光催化作用，但是现有的光催化材料的活性较低具有较低的催化效率，难以高效率的除去废水或空气中的有机污染物。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高催化活性的光催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的高催化活性的光催化剂具有较高的催化效率，在能够高效的除去废水或空气中的有机污染物的同时，还可以作为颜料使用。

本发明提供了一种高催化活性的光催化剂，包括热稳定型调色材料、硅藻土和光催化剂，所述热稳定型调色材料、硅藻土和光催化剂的质量比为1～30:1～30:5～50；

所述热稳定型调色材料的耐热温度大于580℃。

优选的，所述光催化剂包括石墨相氮化碳和二氧化钛；

所述二氧化钛的质量为所述石墨相氮化碳质量的2～60％。

优选的，所述二氧化钛的粒径为5～600nm。

优选的，所述热稳定型调色材料包括碳材料和/或无机颜料。

优选的，所述碳材料包括颜料黑、石墨烯、碳黑、碳纳米管和碳纳米纤维中的一种或多种；

所述无机颜料包括钴蓝、钴绿、钛镍黄、钴铬蓝、钛黑、镉红、镉黄、镉橙、钴紫、铋黄、镨黄、锌铁黄、玫瑰红、红棕、深棕、孔雀蓝、上青、宝蓝、孔雀绿、镍灰、钛黑、铬铁黑和三氧化二铁中的一种或多种。

本发明还提供了上述技术方案所述高催化活性的光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将热稳定型调色材料、硅藻土和光催化剂前驱体混合后进行煅烧，得到所述高催化活性的光催化剂。

优选的，所述光催化剂前驱体包括石墨相氮化碳前驱体和二氧化钛；

所述石墨相氮化碳前驱体为尿素、三聚氰胺或双氰胺。

优选的，所述硅藻土为天然硅藻土，所述硅藻土中二氧化硅的质量含量≥50％。